CN105482672A - 一种抗菌性水性聚氨酯木器漆 - Google Patents

一种抗菌性水性聚氨酯木器漆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料包括：水性聚氨酯乳液、去离子水、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、有机改性蒙脱土、十六烷基三甲基氯化铵、纳米银、竹炭粉、季铵盐、成膜助剂、丙二醇、二羟基丙酮、己二酸二酰肼、消泡剂、流平剂、增稠剂；季铵盐按照以下工艺制备：在高压反应釜中通入氮气，加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在115-125℃下反应10-18h得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，加入改性硅烷和无水甲醇，在35-45℃下加入2-3.5份环氧氯丙烷进行反应2-5h。本发明提出的抗菌性水性聚氨酯木器漆，其抗菌性好，耐候性和耐热性能优异，使用寿命长。

Description

一种抗菌性水性聚氨酯木器漆
技术领域
本发明涉及木器漆技术领域，尤其涉及一种抗菌性水性聚氨酯木器漆。
背景技术
水性木器漆由于不含有机溶剂、安全、环保、健康，而受到人们的青睐，被成功开发并大量投发市场，满足了人们的装饰、装修需求。其中，聚氨酯水性木器漆具有更好的耐腐蚀、耐老化性能，目前已被成功使用在涂料、纺织、服装等多个领域。随着社会的发展，人们对聚氨酯木器漆的性能提出了更高的要求，现有的水性聚氨酯木器漆在使用的过程中，存在抗菌性不是很理想的缺陷，限制了聚氨酯水性木器漆的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其抗菌性好，耐候性和耐热性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液50-80份、去离子水25-35份、纳米氧化锌2-5份、纳米二氧化钛1-5份、纳米二氧化硅2-10份、有机改性蒙脱土3-8份、十六烷基三甲基氯化铵1-5份、纳米银1-5份、竹炭粉2-5份、季铵盐5-15份、成膜助剂2-5份、丙二醇1-2份、二羟基丙酮1-2.5份、己二酸二酰肼2-5份、消泡剂0.3-1份、流平剂0.6-1份、增稠剂0.6-1.2份；
其中，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1-2:3-8的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在115-125℃下反应10-18h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入2-5份改性硅烷和10-25份无水甲醇，在35-45℃下加入2-3.5份环氧氯丙烷，反应2-5h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液65-70份、去离子水28-32份、纳米氧化锌3.2-4份、纳米二氧化钛3-4份、纳米二氧化硅5.6-7份、有机改性蒙脱土5.3-6份、十六烷基三甲基氯化铵2.3-3.5份、纳米银3.2-4份、竹炭粉3.2-4份、季铵盐8-11份、成膜助剂3-4份、丙二醇1.3-1.7份、二羟基丙酮1.6-2.1份、己二酸二酰肼3.3-4份、消泡剂0.6-0.8份、流平剂0.7-0.9份、增稠剂0.8-1.1份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液68份、去离子水30份、纳米氧化锌3.6份、纳米二氧化钛3.3份、纳米二氧化硅6.2份、有机改性蒙脱土5.5份、十六烷基三甲基氯化铵3份、纳米银3.6份、竹炭粉3.5份、季铵盐10份、成膜助剂3.6份、丙二醇1.5份、二羟基丙酮2份、己二酸二酰肼3.6份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份、增稠剂1份。
优选地，所述成膜助剂为N-甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、醇酯-12中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.3-1.6:5-7的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在118-123℃下反应12-16h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3-4份改性硅烷和16-21份无水甲醇，在40-43℃下加入2.6-3.1份环氧氯丙烷，反应3.2-4h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
优选地，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.5:6的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在120℃下反应15h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3.6份改性硅烷和20份无水甲醇，在42℃下加入3份环氧氯丙烷，反应3.6h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
优选地，所述纳米氧化锌的平均粒径为20-35nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为35-50nm；所述纳米二氧化硅的平均粒径为15-30nm。
优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或者两种的混合物。
本发明中，以水性聚氨酯乳液为成膜物质赋予木器漆优异的耐腐蚀和耐老化；纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、有机改性蒙脱土、纳米银、竹炭粉在十六烷基三甲基氯化铵的作用下均匀分散于体系中，赋予木器漆优异的抗菌性、耐水性、耐热性和耐候性，并保持了优异的机械强度；其中的纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米银、竹炭粉配合加入体系中，与季铵盐具有协同作用，赋予木器漆优异的抗菌性，其中，在季铵盐的制备过程中，首先选择了γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺为原料，通过调节反应的条件，使γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的氯原子与二异丙醇胺中的氨基发生了反应，得到改性硅烷，与环氧氯丙烷混合后，发生了季胺化反应得到了季铵盐，将其加入体系中，与体系中的纳米银、竹炭粉、纳米氧化锌和纳米二氧化钛的协同作用好，显著改善了木器漆的抗菌性能，同时优异引入了硅原子，进一步提高了木器漆的耐热性和耐候性；另外，二羟基丙酮中含有两个活性羟基，能与体系中的活性基团反应，提高了体系的交联密度，改善了木器漆的综合性能，同时还提供了羰基，加入体系中，在木器漆成膜的过程中，能与己二酸二酰肼交联，提高了木器漆的固化速度，同时提高了其漆膜的致密度，改善了木器漆的强度、耐水性、耐热性和耐候性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液80份、去离子水25份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化钛1份、纳米二氧化硅10份、有机改性蒙脱土3份、十六烷基三甲基氯化铵5份、纳米银1份、竹炭粉5份、季铵盐5份、成膜助剂5份、丙二醇1份、二羟基丙酮2.5份、己二酸二酰肼2份、消泡剂1份、流平剂0.6份、增稠剂1.2份；
其中，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1:8的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在115℃下反应18h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入2份改性硅烷和25份无水甲醇，在35℃下加入3.5份环氧氯丙烷，反应5h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
实施例2
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液50份、去离子水35份、纳米氧化锌2份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化硅2份、有机改性蒙脱土8份、十六烷基三甲基氯化铵1份、纳米银5份、竹炭粉2份、季铵盐15份、成膜助剂2份、丙二醇2份、二羟基丙酮1份、己二酸二酰肼5份、消泡剂0.3份、流平剂1份、增稠剂0.6份；
其中，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按2:3的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在125℃下反应10h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入5份改性硅烷和10份无水甲醇，在45℃下加入2份环氧氯丙烷，反应2h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
实施例3
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液65份、去离子水32份、纳米氧化锌3.2份、纳米二氧化钛4份、纳米二氧化硅5.6份、有机改性蒙脱土6份、十六烷基三甲基氯化铵2.3份、纳米银4份、竹炭粉3.2份、季铵盐11份、N-甲基吡咯烷酮1份、乙二醇丁醚1.2份、醇酯-120.8份、丙二醇1.7份、二羟基丙酮1.6份、己二酸二酰肼4份、消泡剂0.6份、流平剂0.9份、羟乙基纤维素0.8份；
其中，所述纳米氧化锌的平均粒径为20nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm；所述纳米二氧化硅的平均粒径为15nm；
所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.3:5的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在123℃下反应12h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入4份改性硅烷和16份无水甲醇，在43℃下加入2.6份环氧氯丙烷，反应4h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
实施例4
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液70份、去离子水28份、纳米氧化锌4份、纳米二氧化钛3份、纳米二氧化硅7份、有机改性蒙脱土5.3份、十六烷基三甲基氯化铵3.5份、纳米银3.2份、竹炭粉4份、季铵盐8份、乙二醇丁醚2份、醇酯-122份、丙二醇1.3份、二羟基丙酮2.1份、己二酸二酰肼3.3份、消泡剂0.8份、流平剂0.7份、羧甲基纤维素1.1份；
其中，所述纳米氧化锌的平均粒径为35nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为35nm；所述纳米二氧化硅的平均粒径为30nm；
所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.6:7的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在118℃下反应16h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3份改性硅烷和21份无水甲醇，在40℃下加入3.1份环氧氯丙烷，反应3.2h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
实施例5
本发明提出的一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液68份、去离子水30份、纳米氧化锌3.6份、纳米二氧化钛3.3份、纳米二氧化硅6.2份、有机改性蒙脱土5.5份、十六烷基三甲基氯化铵3份、纳米银3.6份、竹炭粉3.5份、季铵盐10份、N-甲基吡咯烷酮3.6份、丙二醇1.5份、二羟基丙酮2份、己二酸二酰肼3.6份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份、羟乙基纤维素0.3份、羧甲基纤维素0.7份；
其中，所述纳米氧化锌的平均粒径为25nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为40nm；所述纳米二氧化硅的平均粒径为20nm；
所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.5:6的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在120℃下反应15h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3.6份改性硅烷和20份无水甲醇，在42℃下加入3份环氧氯丙烷，反应3.6h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液50-80份、去离子水25-35份、纳米氧化锌2-5份、纳米二氧化钛1-5份、纳米二氧化硅2-10份、有机改性蒙脱土3-8份、十六烷基三甲基氯化铵1-5份、纳米银1-5份、竹炭粉2-5份、季铵盐5-15份、成膜助剂2-5份、丙二醇1-2份、二羟基丙酮1-2.5份、己二酸二酰肼2-5份、消泡剂0.3-1份、流平剂0.6-1份、增稠剂0.6-1.2份；
其中，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1-2:3-8的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在115-125℃下反应10-18h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入2-5份改性硅烷和10-25份无水甲醇，在35-45℃下加入2-3.5份环氧氯丙烷，反应2-5h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
2.根据权利要求1所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液65-70份、去离子水28-32份、纳米氧化锌3.2-4份、纳米二氧化钛3-4份、纳米二氧化硅5.6-7份、有机改性蒙脱土5.3-6份、十六烷基三甲基氯化铵2.3-3.5份、纳米银3.2-4份、竹炭粉3.2-4份、季铵盐8-11份、成膜助剂3-4份、丙二醇1.3-1.7份、二羟基丙酮1.6-2.1份、己二酸二酰肼3.3-4份、消泡剂0.6-0.8份、流平剂0.7-0.9份、增稠剂0.8-1.1份。
3.根据权利要求1或2所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水性聚氨酯乳液68份、去离子水30份、纳米氧化锌3.6份、纳米二氧化钛3.3份、纳米二氧化硅6.2份、有机改性蒙脱土5.5份、十六烷基三甲基氯化铵3份、纳米银3.6份、竹炭粉3.5份、季铵盐10份、成膜助剂3.6份、丙二醇1.5份、二羟基丙酮2份、己二酸二酰肼3.6份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份、增稠剂1份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，所述成膜助剂为N-甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、醇酯-12中的一种或者多种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.3-1.6:5-7的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在118-123℃下反应12-16h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3-4份改性硅烷和16-21份无水甲醇，在40-43℃下加入2.6-3.1份环氧氯丙烷，反应3.2-4h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
6.根据权利要求1-5中任一项所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，所述季铵盐按照以下工艺进行制备：在高压反应釜中通入氮气，然后按1.5:6的摩尔比加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺，在120℃下反应15h，反应结束后冷至室温，抽滤后减压蒸馏得到改性硅烷；在反应装置中通入氮气，然后按重量份加入3.6份改性硅烷和20份无水甲醇，在42℃下加入3份环氧氯丙烷，反应3.6h，反应结束后降至室温，经旋转蒸发、无水乙醚洗脱、真空干燥得到所述季铵盐。
7.根据权利要求1-6中任一项所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，所述纳米氧化锌的平均粒径为20-35nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为35-50nm；所述纳米二氧化硅的平均粒径为15-30nm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述抗菌性水性聚氨酯木器漆，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或者两种的混合物。
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