CN105504926A - 一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料及其制备方法，其由以下质量百分比的成分组成：活性单体稀释剂10-50%、有机高分子5-40%、阳离子引发剂0.1-5%、着色染料0-5%以及纳米粒子15-65%。其制备方法为：活性单体稀释剂中加入有机高分子、阳离子引发剂、着色染料，混匀后加入纳米氧化锌或者纳米氧化锌和纳米二氧化钛的纳米粒子，在500-10000转/分钟的转速下以搅拌、分散和乳化中的其中一种方式进行操作1小时，然后用高效研磨机研磨。本发明的有益效果：本发明可用挤压、喷涂，旋涂、刮涂等方式涂布在基材表面，通过紫外光固化在基材表面形成一层耐磨性优良、可耐化学品腐蚀及耐候性极佳的具有抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料及其制备方法。
背景技术
抗菌防霉涂料主要有两大类型:第一类是有机抗菌剂或有机防霉剂，其缺点是作用时间短，随着有机物的自行分解，抗菌或防霉作用逐渐消失，有害微生物会形成耐药性，并且某些有机物对人体和环境有负面影响。第二类是无机材料抗菌剂或防霉剂。而无机系列抗菌剂或防霉剂又分为两种:一种是以银、铜、锌等金属离子负载在无机载体上而制成的抗菌剂或防霉剂，其缺点是银、铜、锌等金属离子会流失，抗菌或防霉作用逐渐下降，并且难以做到抗菌和防霉同时兼顾；另一种是纳米氧化锌、二氧化钛等金属氧化的光催化作用来实现抗菌或防霉的无机抗菌剂或防霉剂，缺点是光催化作用必需借助紫外光、水、空气等条件。但是最新的研究表明，纳米氧化物的抗菌防霉活性主要取决于纳米粒子表面的缺陷数，该缺陷通过和空气中的水作用，形成氧负离子阳离子。
中国专利CN200610157289.3中公开了一种纳米抗菌防霉涂料，按照重量百分比包括以下组分:水性涂料75-90%，纳米银3-7%，纳米铜或纳米锌3-7%，纳米氧化锌或纳米二氧化钛4-11%。但是该专利所述的纳米氧化物基本上都被水性涂料包覆，在表面裸露的纳米氧化物有限，非固化纳米涂层耐磨性、耐化学品腐蚀性，耐候性都很差，很容易脱落，其抗菌防霉性能有限。
中国专利CN101701120中公开了一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料及其制备方法，但是根据该发明专利制作的纳米涂层很容易脱落，更重要的是这种纳米涂料做的非固化涂层耐磨性、耐化学品腐蚀性，耐候性都很差，很容易脱落，同时有大量的助溶剂挥发造成环境的污染。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐磨性优良、可耐化学品腐蚀及耐候性极佳的具有抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料及其制备方法。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其由以下质量百分比的成分组成：活性单体稀释剂10-50%、有机高分子5-40%、阳离子引发剂0.1-5%、着色染料0-5%以及纳米粒子15-65%。
优选的，所述的活性单体稀释剂选自C2-C18的单官能团双键单体或C4-C18的双官能团双键单体或者多官能团的双键单体及其预聚物；所述单官能团乙烯基醚单体包括环氧化合物、内酯、缩醛、环醚及乙烯基醚等，如乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基丁醚，4-羟基乙烯基丁醚等；所述C4-C18的双官能团双键单体包括二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇乙烯醚、1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚等；或者所述的活性单体稀释剂选自利用上述单体合成的具有流动性的预聚物。
优选的，所述有机高分子选自以下物质中的一种或多种：丙烯酸树脂或其酯类树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、脲醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、氨基树脂、醇酸树脂和阿拉伯树胶。
优选的，所述的阳离子引发剂选自重氮盐，如二苯胺-4-重氮盐、对硝基苯四氟硼酸重氮盐等；二芳基碘鎓盐，如二苯基碘六氟磷酸盐、4,4'-二甲苯基碘六氟磷酸盐、双(4-甲氧基苯基)碘鎓化物等；三芳基硫鎓盐，如二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟磷酸盐，4-（苯硫基）苯基二苯基硫鎓六氟磷酸盐；或者烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦（光引发剂819）中的一种或几种。
优选的，所述的纳米粒子为纳米氧化锌或者纳米氧化锌和纳米二氧化钛的组合物，所述纳米粒子的粒径为1nm-1000nm。
所述的着色染料可选用溶于活性稀释剂的不同颜色，如蓝色、黄色、紫色、红色等。根据需要也制作成无色或者混合色的纳米涂层。
本发明所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料的制备方法，包括如下步骤：
活性单体稀释剂中加入有机高分子、阳离子引发剂、着色染料，混匀后加入纳米氧化锌或者纳米氧化锌和纳米二氧化钛的纳米粒子，在500-10000转/分钟的转速下以搅拌、分散和乳化中的其中一种方式进行操作1小时，用研磨机研磨至纳米粒子的粒径小于1000nm。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
25g4-羟基乙烯基丁醚中加入10g环氧酚醛树脂、2g二苯胺-4-重氮盐、1g甲基紫，混匀后加入48g初始粒径为40nm的氧化锌纳米粒子、33g初始粒径为20nm的二氧化钛纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于400nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例2
34g二乙烯基醚中加入10g聚丙烯酸、2g4,4'-二甲苯基碘六氟磷酸盐、0.5g甲基紫，混匀后加入81g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子，2000转/分钟搅拌1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例3
21g1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚中加入10g聚氨酯、1g二苯基碘六氟磷酸盐、0.5g纯蓝，混匀后加入41g初始粒径为20nm的二氧化钛和31g初始粒径为30nm的氧化锌纳米粒子，6000转/分钟乳化1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于300nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例4
45g三乙二醇二乙烯基醚中加入12g脲醛树脂、1.5g二苯胺-4-重氮盐、0.5g染料黄，混匀后加入76g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子6000转/分钟乳化1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例5
27g4-羟基乙烯基丁醚中加入10g丙烯酸-马来酸酐共聚物、2g二苯基碘六氟磷酸盐，混匀后加入81g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例6
34g1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚加入15g聚乙烯醇缩醛、2g二苯胺-4-重氮盐、1g燃料黄，混匀后加入91g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于400nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例7
35g1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚中加入7g环氧酚醛树脂、2g4,4'-二甲苯基碘六氟磷酸盐、0.5g结晶紫，混匀后加入46g初始粒径为40nm的氧化锌纳米粒子、21g初始粒径为20nm的二氧化钛纳米粒子，2000转/分钟搅拌1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例8
28g三乙二醇二乙烯基醚中加入10g氨基树脂、1g二芳基碘鎓盐、1g品红，混匀后加入81g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例9
34g1,4-丁二醇乙烯醚中加入8g醇酸树脂、2g二苯胺-4-重氮盐、1g维多利亚纯蓝，混匀后加入81g初始粒径为25nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟搅拌1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例10
31g1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚中加入10g阿拉伯树胶、2g对硝基苯四氟硼酸重氮盐、0.5g甲基紫、0.5g维多利亚纯蓝，混匀后加入41g初始粒径为20nm的二氧化钛和31g初始粒径为30nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于300nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例11
24g乙烯基乙醚中加入5g丙烯酸-苯乙烯共聚物、1.5g4,4'-二甲苯基碘六氟磷酸盐、0.5g品红，混匀后加入71g初始粒径为50nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于500nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例12
27g二环氧甘油醚中加入6g聚氨酯、0.5g4-（苯硫基）苯基二苯基硫鎓六氟磷酸盐、1g溶剂蓝，混匀后加入50g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子、30g初始粒径为30nm的二氧化钛，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于300nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例13
35g1,4-丁二醇乙烯醚中加入8g脲醛树脂、1g二芳基碘鎓盐、1g溶剂黄，混匀后加入81g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于400nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例14
29g4-羟基乙烯基丁醚中加入9g酚醛树脂、1.5g对硝基苯四氟硼酸重氮盐、0.4g甲基紫、0.8g纯蓝，混匀后加入61g初始粒径为30nm的氧化锌纳米粒子、20g初始粒径为50nm的二氧化钛纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例15
37g三乙二醇二乙烯基醚中加入10g环氧树脂、2g双(4-甲氧基苯基)碘鎓盐、1g纯蓝，混匀后加入50g初始粒径为50nm的氧化锌纳米粒子、41g初始粒径为30nm的氧化钛，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于600nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例16
30g1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚中加入8g聚乙烯醇、1g对硝基苯四氟硼酸重氮盐、0.5g颜料黄、0.5g纯蓝，混匀后加入85g初始粒径为20nm的氧化锌纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
实施例17
35g1,4-丁二醇乙烯醚中加入10g氨基树脂、2g双(4-甲氧基苯基)碘鎓盐、0.5g维多利亚纯蓝，混匀后加入56g初始粒径为40nm的氧化锌纳米粒子、27g初始粒径为20nm的二氧化钛纳米粒子，4000转/分钟分散1小时，用高效研磨机研磨至粒度仪监控平均粒径小于200nm，即可得到自由基聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明可用挤压、喷涂，旋涂、刮涂等方式涂布在基材表面，通过紫外光固化在基材表面形成一层耐磨性优良、可耐化学品腐蚀及耐候性极佳的具有抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层；本发明使用范围广，可用于家装、油漆，外墙，码头和舰船等领域，具有良好的发展前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，其由以下质量百分比的成分组成：活性单体稀释剂10-50%、有机高分子5-40%、阳离子引发剂0.1-5%、着色染料0-5%以及纳米粒子15-65%。
2.根据权利要求1所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，所述的活性单体稀释剂选自C2-C18的单官能团双键单体、C4-C18的双官能团双键单体或者多官能团的双键单体及其预聚物；所述单官能团乙烯基醚单体包括环氧化合物、乙烯基醚，内酯、缩醛、环醚；所述环醚包括乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基丁醚和4-羟基乙烯基丁醚；所述C4-C18的双官能团双键单体包括二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇乙烯醚、1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚；或者所述的活性单体稀释剂选自利用上述单体合成的具有流动性的预聚物。
3.根据权利要求1所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，所述有机高分子选自以下物质中的一种或多种：丙烯酸树脂或其酯类树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、脲醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、氨基树脂、醇酸树脂和阿拉伯树胶。
4.根据权利要求1所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，所述的阳离子引发剂选自重氮盐、有机硅烷类、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，所述的着色染料可选用溶于活性稀释剂的无色或者颜色为蓝色、黄色、紫色、红色的染料。
6.根据权利要求1所述的阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料，其特征在于，所述的纳米粒子为纳米氧化锌或者纳米氧化锌和纳米二氧化钛的组合物，所述纳米粒子的粒径为1nm-1000nm。
7.一种阳离子聚合抗菌、防霉及分解甲醛的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
活性单体稀释剂中加入有机高分子、阳离子引发剂、着色染料，混匀后加入纳米氧化锌或者纳米氧化锌和纳米二氧化钛的纳米粒子，在500-10000转/分钟的转速下以搅拌、分散和乳化中的其中一种方式进行操作1小时，用研磨机研磨至纳米粒子的粒径小于1000nm。
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