CN106479303A - 一种防水抗菌涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：水性聚氨酯乳液27‑42份、纳米银抗菌乳液31‑59份、颜料8‑15份、助剂12‑17份。本发明防水抗菌涂料以不同抗菌机理的纳米银及纳米二氧化钛作为抗菌剂，形成协同抗菌效果；丙烯酸酯及聚氨酯复合作为成膜树脂，有效增强了的涂料膜的性能；涂料成膜后，氟聚于表面，使涂料具有良好的拒水性；硅烷偶联剂及氟偶联剂对纳米二氧化钛表面改性，提高了纳米粒子的分散性及乳液聚合时的稳定性。

Description

一种防水抗菌涂料
技术领域
本发明涉及一种防水抗菌涂料，属于涂料领域。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，自身健康、生活质量与居住环境受到人们的高度重视。同时工业高速发展，人类生存环境进一步恶化，细菌、霉菌等有害微生物严重危害人类健康。抗菌涂料的使用是实现环境无污染、抗菌、杀菌最有效的方法之一，因此抗菌涂料在研究与应用上受到世界各国的青睐，成为当今科学领域的一个新热点。
抗菌涂料是通过添加具有抗菌功能并能在涂膜中稳定存在的抗菌剂，经一定工艺加工后，制得具有抗菌和杀菌功能的涂料，其既不污染环境，又能长时间保持抗菌和杀菌功效。
发明内容
本发明的目的是提供一种防水抗菌涂料，通过改进原料组分，提高涂料的防水防污抗菌性能，以满足使用要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液27-42份、纳米银抗菌乳液31-59份、颜料8-15份、助剂12-17份。
所述的纳米银抗菌乳液：以质量份计，由65份丙烯酸丁酯、23份丙烯酸乙酯、24份甲基丙烯酸甲酯、6份丙烯酸、9份丙烯酸六氟丁酯、11份丙烯酸三氟乙酯、9份含氟单体A、13份表面改性纳米二氧化钛、1.2份过硫酸钠、9份丙烯酸羟乙酯、7份异丙基萘磺酸钠、5份十二烷基硫酸钠、5份吐温-20、5份OP-10、578份去离子水、12份4-乙烯基苯胺、0.3份硝酸银、0.3份硼氢化钠经乳液聚合而成；
所述的含氟单体A的结构式如式1所示：
含氟单体A的制备方法为：在装有回流冷凝管和恒压漏斗的三颈烧瓶中，加入配方量的3-丁烯-1-醇和适量的无水乙醚，室温下缓慢滴加3-丁烯-1-醇等摩尔量的六氟环氧丙烷二聚体，在搅拌下反应约12h，除去反应混合物中的乙醚后，再经减压蒸馏得到含氟单体A。
所述的表面改性纳米二氧化钛由下述方法制得：
依次将质量比为1∶10∶0.2∶0.3的粒径为30～50nm的二氧化钛、无水乙醇、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷放入三口瓶中，再加入醋酸调节pH＝5.5～6.5，在70℃下搅拌反应4小时后，冷却；通过无水乙醇反复高速离心分离5次，去除多余的偶联剂；滤饼经干燥、研磨、过筛，即得改性纳米二氧化钛粉末；
所述的纳米银抗菌乳液的制备方法为：
a、将508份去离子水和表面改性纳米二氧化钛加入装有测温装置、电动搅拌装置、冷凝装置的反应器中，开动搅拌，搅匀后加入全部乳化剂异丙基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-20、OP-10，高速搅拌30min，乳化分散；
b、将丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸三氟乙酯、含氟单体A、丙烯酸羟乙酯、4-乙烯基苯胺搅拌均匀成混合单体；30份去离子水与1.2份过硫酸钠溶解成引发剂水溶液；
c、向反应器中加入1/4的混合单体，高速搅拌乳化30min后，加热升温至60℃时，加入1/2的引发剂水溶液，升温至80℃时，同步滴加剩余的混合单体和引发剂溶液，保持反应温度在80℃，约3h滴加完；
d、单体和引发剂加完后，在90℃继续反应1h，降温至40℃以下，加入0.2份硝酸银与20份去离子水的溶液，搅拌均匀后，迅速加入0.3份硼氢化钠与20份去离子水的溶液，进行还原反应；过200目筛，即得纳米银抗菌乳液。
所述的颜料为酞菁颜料、钛白粉、炭黑、群青颜料中的一种或多种。
所述的助剂包括填充剂、分散剂、增稠剂。
所述的填充剂为碳酸钙，高岭土，硅酸镁，硅酸铝中的一种或者多种。
所述分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或者多种。
所述增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇中的一种或者多种。
所述的防水抗菌涂料由以下步骤实现：
将水性聚氨酯乳液、纳米银抗菌乳液加入搅拌釜中，搅拌均匀，再加入颜料及助剂，混匀，即得所述的防水抗菌涂料。
本发明防水抗菌涂料以不同抗菌机理的纳米银及纳米二氧化钛作为抗菌剂，形成协同抗菌效果；丙烯酸酯及聚氨酯复合作为成膜树脂，有效增强了的涂料膜的性能；涂料成膜后，氟聚于表面，使涂料具有良好的拒水性；硅烷偶联剂及氟偶联剂对纳米二氧化钛表面改性，提高了纳米粒子的分散性及乳液聚合时的稳定性。
具体实施方式
下列实施方案，仅是举例说明，不是仅有的，所以，一切在本发明范围内或是作与本发明相似的改变均包含于本发明之内。
本发明公开了一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液27-42份、纳米银抗菌乳液31-59份、颜料8-15份、助剂12-17份。
水性聚氨酯为本领域通用的市售常规产品，如安庆中大化学科技有限公司生产的牌号为LP-711、LP-712等水性聚氨酯乳液。
所述的颜料为酞菁颜料、钛白粉、炭黑、群青颜料中的一种或多种。
所述的助剂包括填充剂、分散剂、增稠剂，根据需要可任意配比。
所述的填充剂为碳酸钙，高岭土，硅酸镁，硅酸铝中的一种或者多种。
所述分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或者多种。
所述增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇中的一种或者多种。
配制防水抗菌涂料时，将水性聚氨酯乳液、纳米银抗菌乳液加入搅拌釜中，搅拌均匀，再加入颜料及助剂，混匀，即可。
涂料中使用的纳米银抗菌乳液，以质量份计，由65份丙烯酸丁酯、23份丙烯酸乙酯、24份甲基丙烯酸甲酯、6份丙烯酸、9份丙烯酸六氟丁酯、11份丙烯酸三氟乙酯、9份含氟单体A、13份表面改性纳米二氧化钛、1.2份过硫酸钠、9份丙烯酸羟乙酯、7份异丙基萘磺酸钠、5份十二烷基硫酸钠、5份吐温-20、5份OP-10、578份去离子水、12份4-乙烯基苯胺、0.3份硝酸银、0.3份硼氢化钠经乳液聚合而成；
其中的含氟单体A的结构式如式1所示。
含氟单体A的制备方法为：在装有回流冷凝管和恒压漏斗的三颈烧瓶中，加入0.5mol的3-丁烯-1-醇和500mL无水乙醚，室温下缓慢滴加0.5mol的的六氟环氧丙烷二聚体，在搅拌下反应约12h，除去反应混合物中的乙醚后，再经减压蒸馏得到含氟单体A。
所述的表面改性纳米二氧化钛由下述方法制得：
依次将质量比为1∶10∶0.2∶0.3的粒径为30～50nm的二氧化钛、无水乙醇、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷放入三口瓶中，再加入醋酸调节pH＝5.5～6.5，在70℃下搅拌反应4小时后，冷却；通过无水乙醇反复高速离心分离5次，去除多余的偶联剂；滤饼经干燥、研磨、过筛，即得改性纳米二氧化钛粉末；
所述的纳米银抗菌乳液的制备方法为：
a、将508份去离子水和表面改性纳米二氧化钛加入装有测温装置、电动搅拌装置、冷凝装置的反应器中，开动搅拌，搅匀后加入全部乳化剂异丙基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-20、OP-10，高速搅拌30min，乳化分散；
b、将丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸三氟乙酯、含氟单体A、丙烯酸羟乙酯、4-乙烯基苯胺搅拌均匀成混合单体；30份去离子水与1.2份过硫酸钠溶解成引发剂水溶液备用；
c、向反应器中加入1/4的混合单体，高速搅拌乳化30min后，加热升温至60℃时，加入1/2的引发剂水溶液，升温至80℃时，同步滴加剩余的混合单体和引发剂溶液，保持反应温度在80℃，约3h滴加完；
d、单体和引发剂加完后，在90℃继续反应1h，降温至40℃以下，加入0.2份硝酸银与20份去离子水的溶液，搅拌均匀后，迅速加入0.3份硼氢化钠与20份去离子水的溶液，进行还原反应；过200目筛，即得纳米银抗菌乳液。
实施例1：
一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液27份、纳米银抗菌乳液31份、颜料8份、助剂12份，其中，填充剂为碳酸钙、分散剂为三聚磷酸钠、增稠剂为羧甲基纤维素。
实施例2：
一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液34份、纳米银抗菌乳液45份、颜料11份、助剂14份，其中，填充剂为高岭土、分散剂为四聚磷酸钠、增稠剂为羟甲基纤维素。
实施例3：
一种防水抗菌涂料，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液42份、纳米银抗菌乳液59份、颜料15份、助剂17份，其中，填充剂为硅酸铝、分散剂为六偏磷酸钠、增稠剂为聚丙烯酸钠。
实施例4；
实施例1-3中的防水抗菌涂料由如下方法制备：
将水性聚氨酯乳液、纳米银抗菌乳液加入搅拌釜中，搅拌均匀，再加入颜料及助剂，混匀，即可。
按照GB/T 21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》、JC/T864-2008《聚合物乳业建筑防水涂料》对实施例1-3涂料的防水抗菌进行了测试，将结果如表1所示：

Claims (8)

1.一种防水抗菌涂料，其特征在于，由以下质量份的原料制得：
水性聚氨酯乳液27-42份、纳米银抗菌乳液31-59份、颜料8-15份、助剂12-17份。
所述的纳米银抗菌乳液，以质量份计，由65份丙烯酸丁酯、23份丙烯酸乙酯、24份甲基丙烯酸甲酯、6份丙烯酸、9份丙烯酸六氟丁酯、11份丙烯酸三氟乙酯、9份含氟单体A、13份表面改性纳米二氧化钛、1.2份过硫酸钠、9份丙烯酸羟乙酯、7份异丙基萘磺酸钠、5份十二烷基硫酸钠、5份吐温-20、5份OP-10、578份去离子水、12份4-乙烯基苯胺、0.3份硝酸银、0.3份硼氢化钠经乳液聚合而成；所述的含氟单体A的结构式如式1所示：
含氟单体A的制备方法为：在装有回流冷凝管和恒压漏斗的三颈烧瓶中，加入配方量的3-丁烯-1-醇和适量的无水乙醚，室温下缓慢滴加3-丁烯-1-醇等摩尔量的六氟环氧丙烷二聚体，在搅拌下反应约12h，除去反应混合物中的乙醚后，再经减压蒸馏得到含氟单体A。
2.根据权利要求1所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述的表面改性纳米二氧化钛由下述方法制得
依次将质量比为1∶10∶0.2∶0.3的粒径为30～50nm的二氧化钛、无水乙醇、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷放入三口瓶中，再加入醋酸调节pH＝5.5～6.5，在70℃下搅拌反应4小时后，冷却；通过无水乙醇反复高速离心分离5次，去除多余的偶联剂；滤饼经干燥、研磨、过筛，即得改性纳米二氧化钛粉末。
3.根据权利要求1所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述的纳米银抗菌乳液的制备方法为
a、将508份去离子水和表面改性纳米二氧化钛加入装有测温装置、电动搅拌装置、冷凝装置的反应器中，开动搅拌，搅匀后加入全部乳化剂异丙基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温-20、OP-10，高速搅拌30min，乳化分散；
b、将丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸三氟乙酯、含氟单体A、4-乙烯基苯胺搅拌均匀成混合单体；30份去离子水与1.2份过硫酸钠溶解成引发剂水溶液；
c、向反应器中加入1/4的混合单体，高速搅拌乳化30min后，加热升温至60℃时，加入1/2的引发剂水溶液，升温至80℃时，同步滴加剩余的混合单体和引发剂溶液，保持反应温度在80℃，约3h滴加完；
d、单体和引发剂加完后，在90℃继续反应1h，降温至40℃以下，加入0.2份硝酸银与20份去离子水的溶液，搅拌均匀后，迅速加入0.3份硼氢化钠与20份去离子水的溶液，进行还原反应；过200目筛，即得纳米银抗菌乳液。
4.根据权利要求1所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述的助剂包括填充剂、分散剂、增稠剂。
5.根据权利要求4所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述的填充剂为碳酸钙，高岭土，硅酸镁，硅酸铝中的一种或者多种。
6.根据权利要求4所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或者多种。
7.根据权利要求4所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇中的一种或者多种。
8.根据权利要求1所述的一种防水抗菌涂料，其特征在于：所述的颜料为酞菁颜料、钛白粉、炭黑、群青颜料中的一种或多种。
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