CN105647362A - 一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂乳液15-20份，水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液15-20份，水性醇酸树脂乳液20-30份，聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯5-10份，羟乙基纤维素6-9份，六偏磷酸钠8-12份，硝酸纤维素酯5-10份，富马海松酸2-4份，纳米氧化钛1.5-3份，纳米多孔氧化硅1-3份，纳米氧化锌0.8-1.3份，纳米羟基磷灰石1-1.8份，pH调节剂1-2份，消泡剂4-6份，分散剂1-3份，流平剂1-2份，去离子水10-20份。该木器涂料具有广谱、高效、持久的抗菌性能，稳定性能优异，抗粘连、耐划伤和封闭性好，VOC含量低。

Description

一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于涂料技术领域，具体的涉及一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
背景技术：
随着工业的高速发展和环境的日益恶化，涂料正在向功能化、生态化方向发展，开发符合环保要求的功能涂料成为业内人士的共识。木器涂料占世界涂料总消费量的10％以上，而在木器涂料领域，家具在人们工作和生活的环境中扮演着重要的角色，但也可能成为病菌传播的媒介。近几年来各种细菌病毒危害明显有增加趋势，根据复旦大学医学院对日常办公桌面的微生物测试其对人体有害病菌韩朗是一般卫生间的4倍之多，因此研制具有广谱、高效、持久性能的抗菌木器涂料对保护人类健康、改善生活和工作环境具有十分重要的意义。
通过在水性木器涂料中添加抗菌剂，可以使水性木器涂料具有广谱、强效、持久的抗菌功能。抗菌剂分为有机、无机和天然抗菌剂三大类，由于天然抗菌剂成本高、稳定性差，故在涂料中主要使用的是有机和无机抗菌剂。其中有机抗菌剂主要包括：异噻唑啉酮类，释放甲醛类，苯丙咪唑类、取代芳烃类，有机溴类，有机胺类，哌三嗪类等，在涂料中使用时多为阴离子型或非离子型，也有少量阳离子型。无机抗菌剂主要包括银、铜、锌、锡、钛等金属及其离子复合抗菌剂，无机抗菌剂的复合载体包括沸石、硅灰石、陶瓷、不溶性磷酸盐等。
中国专利(200710026888.6)公开了一种纳米抗菌水性木器漆，以三种不同的水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和纳米改性丙烯酸树脂乳液以不同比例混配作为成膜物，及纳米复合无机抗菌剂，所述纳米复合无机抗菌剂以有机膨胀土预制溶胶为载体，包含有纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅。该发明制备得到的涂料VOC值低，抗粘连、耐划伤、耐污染、耐黄变和封闭性好，但是其添加无机纳米颗粒较多，生产成本低，且与基体树脂乳液相容性差，稳定性不好。
发明内容：
本发明的目的是提供一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其具有广谱、高效，持久的抗菌性能，稳定性能优异，抗粘连、耐划伤和封闭性好，VOC含量低。
本发明的另一个目的是提供该持久高效纳米抗菌水性木器涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15-20份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液15-20份，
水性醇酸树脂乳液20-30份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯5-10份，
羟乙基纤维素6-9份，
六偏磷酸钠8-12份，
硝酸纤维素酯5-10份，
富马海松酸2-4份，
纳米氧化钛1.5-3份，
纳米多孔氧化硅1-3份，
纳米氧化锌0.8-1.3份，
纳米羟基磷灰石1-1.8份，
pH调节剂1-2份，
消泡剂4-6份，分散剂1-3份，
流平剂1-2份，去离子水10-20份。
作为上述技术方案的优选，一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液17份，
水性醇酸树脂乳液22份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯8份，
羟乙基纤维素7份，
六偏磷酸钠10份，
硝酸纤维素酯9份，
富马海松酸2.5份，
纳米氧化钛2份，
纳米多孔氧化硅1.5份，
纳米氧化锌1份，
纳米羟基磷灰石1.4份，
pH调节剂1.5份，
消泡剂4份，分散剂2份，
流平剂2份，去离子水18份。
作为上述技术方案的优选，所述流平剂为有机硅丙烯酸酯类流平剂和非离子聚氨酯类缔合型流平剂的混合物，二者质量比为2-3:1。
作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化钛为金红石型纳米氧化钛，其粒径大小为5-10nm。
作为上述技术方案的优选，所述纳米羟基磷灰石的粒径大小为50-80nm。
作为上述技术方案的优选，所述pH调节剂为水杨酸钠和柠檬酸钠的混合物，二者质量比为1:1-2。
作为上述技术方案的优选，所述分散剂为硅油、钛酸酯偶联剂，十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种混合。
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至80-100℃，反应2.5-4h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2-3h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中所述反应的条件为100℃，3h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米多孔性氧化硅作为复合抗菌剂，并合理控制各组分的含量，同时以纳米羟基磷灰石作为复合抗菌剂的载体，其与树脂基体的相容性好，使得制备的得到的涂料稳定性好，抗菌性能持久。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液15份，
水性醇酸树脂乳液20份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯5份，
羟乙基纤维素6份，六偏磷酸钠8份，
硝酸纤维素酯5份，富马海松酸2份，
纳米氧化钛1.5份，纳米多孔氧化硅1份，
纳米氧化锌0.8份，纳米羟基磷灰石1份，
pH调节剂1份，消泡剂4份，分散剂1份，
流平剂1份，去离子水10份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至80℃，反应2.5h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
实施例2
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液20份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液20份，
水性醇酸树脂乳液30份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯10份，
羟乙基纤维素9份，六偏磷酸钠12份，
硝酸纤维素酯10份，富马海松酸4份，
纳米氧化钛3份，纳米多孔氧化硅3份，
纳米氧化锌1.3份，纳米羟基磷灰石1.8份，
pH调节剂2份，消泡剂6份，分散剂3份，
流平剂2份，去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至100℃，反应4h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声3h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
实施例3
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液17份，
水性醇酸树脂乳液22份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯8份，
羟乙基纤维素7份，六偏磷酸钠10份，
硝酸纤维素酯9份，富马海松酸2.5份，
纳米氧化钛2份，纳米多孔氧化硅1.5份，
纳米氧化锌1份，纳米羟基磷灰石1.4份，
pH调节剂1.5份，消泡剂4份，分散剂2份，
流平剂2份，去离子水18份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至85℃，反应3h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2.2h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
实施例4
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液16份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液16份，
水性醇酸树脂乳液22份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯6份，
羟乙基纤维素7份，六偏磷酸钠9份，
硝酸纤维素酯6份，富马海松酸2.5份，
纳米氧化钛2份，纳米多孔氧化硅1.5份，
纳米氧化锌0.9份，纳米羟基磷灰石1.2份，
pH调节剂1.2份，消泡剂4.5份，分散剂1.5份，
流平剂1.2份，去离子水12份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至90℃，反应3.5h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2.2h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
实施例5
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液17份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液18份，
水性醇酸树脂乳液24份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯7份，
羟乙基纤维素8份，六偏磷酸钠10份，
硝酸纤维素酯8份，富马海松酸3份，
纳米氧化钛2.5份，纳米多孔氧化硅2份，
纳米氧化锌1.0份，纳米羟基磷灰石1.4份，
pH调节剂1.4份，消泡剂5份，分散剂2份，
流平剂14.份，去离子水14份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至95℃，反应4h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2.6h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
实施例6
一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液18份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液19份，
水性醇酸树脂乳液26份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯8份，
羟乙基纤维素8.5份，六偏磷酸钠11份，
硝酸纤维素酯9份，富马海松酸3.5份，
纳米氧化钛3份，纳米多孔氧化硅2.5份，
纳米氧化锌1.2份，纳米羟基磷灰石1.6份，
pH调节剂1.6份，消泡剂5.5份，分散剂2.5份，
流平剂1.8份，去离子水18份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至100℃，反应3h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2.6h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。

Claims (9)

1.一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15-20份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液15-20份，
水性醇酸树脂乳液20-30份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯5-10份，
羟乙基纤维素6-9份，
六偏磷酸钠8-12份，
硝酸纤维素酯5-10份，
富马海松酸2-4份，
纳米氧化钛1.5-3份，
纳米多孔氧化硅1-3份，
纳米氧化锌0.8-1.3份，
纳米羟基磷灰石1-1.8份，
pH调节剂1-2份，
消泡剂4-6份，分散剂1-3份，
流平剂1-2份，去离子水10-20份。
2.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下步骤：
水性聚氨酯树脂乳液15份，
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液17份，
水性醇酸树脂乳液22份，
聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯8份，
羟乙基纤维素7份，
六偏磷酸钠10份，
硝酸纤维素酯9份，
富马海松酸2.5份，
纳米氧化钛2份，
纳米多孔氧化硅1.5份，
纳米氧化锌1份，
纳米羟基磷灰石1.4份，
pH调节剂1.5份，
消泡剂4份，分散剂2份，
流平剂2份，去离子水18份。
3.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅丙烯酸酯类流平剂和非离子聚氨酯类缔合型流平剂的混合物，二者质量比为2-3:1。
4.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，所述纳米氧化钛为金红石型纳米氧化钛，其粒径大小为5-10nm。
5.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，所述纳米羟基磷灰石的粒径大小为50-80nm。
6.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，所述pH调节剂为水杨酸钠和柠檬酸钠的混合物，二者质量比为1:1-2。
7.如权利要求1所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料，其特征在于，所述分散剂为硅油、钛酸酯偶联剂，十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种混合。
8.如权利要求1至7任一所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、水性醇酸树脂乳液混合搅拌均匀，加入聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、羟乙基纤维素、硝酸纤维素酯和富马海松酸，混合均匀后转移至高压釜，升温至80-100℃，反应2.5-4h，得到混合液；
(2)将纳米氧化钛、纳米多孔氧化硅、纳米氧化锌、纳米羟基磷灰石、六偏磷酸钠和去离子水混合搅拌均匀，加入分散剂，超声2-3h，得到纳米分散液；
(3)将步骤(1)制得的混合液和步骤(2)制得的纳米分散液混合搅拌均匀，加入pH调节剂、消泡剂和流平剂，继续搅拌混合均匀，得到持久高效纳米抗菌水性木器涂料。
9.如权利要求8所述的一种持久高效纳米抗菌水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的条件为100℃，3h。
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