CN106634563B - 一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备和应用方法。分别将6质量份正硅酸四乙酯、0.1质量份水性疏水处理剂和2质量份水性FEVE树脂加入到10‑100质量份弱酸或弱碱性水溶液中，经持续机械搅拌后获得水性超疏水纳米涂料。该涂料在制备和使用过程中不使用也不产生任何有毒物质，无毒环保，可应用于木材、竹材、衣物、皮具和水泥基材料，如包装用木托板和木箱，木质或竹制炊具、厨具、茶具、家具、建筑墙面、墙角等表面的防腐防霉。本发明具有制备工艺和设备简单、易操作和成本低廉等特点，适合大规模制备和工业化生产。

Description

一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备和应用方法
技术领域
本发明是一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备和应用方法，属于涂料的制备和应用胡技术领域。
背景技术
腐蚀和发霉是人类社会生活在自然环境中不可避免的难题。如何有效防止腐蚀物和霉菌的危害一直以来都是备受各个邻域的专家和学者的关注。根据腐蚀和霉菌滋生的特性来看，物质表面与水或水蒸气的接触是其最重要的因素之一。如果我们能够阻止物质与水的接触，那么物质表面的防腐防霉工作将可以可轻易实现。介于此，我们通过仿生自然界中荷叶的超疏水自清洁、水黾腿超疏水高负载、和蚊子眼的超疏水防起雾等一类超浸润现象，就可以在物质表面构建出能够与水或水蒸气隔绝的表面，即可实现物质表面的防腐防霉特性。
目前，获得超疏水表面的重要方法之一是通过仿生手段在物质表面直接构建粗糙纳米结构，并对其进行低表面能修饰，或直接在低表面能材料表面构建粗糙结构。该方法对物质的表面具有较大的约束性，工艺设备相对复杂，规模化制备技术不成熟。为了克服这些重要的技术问题，使超疏水表面技术能够获得广泛的工业应用，人们开始转变思维，通过在物质表面涂覆一层具有特殊功能的涂层以达到该物质具备某种功能。该方法对物质本身没有要求，适用范围广泛，且具有设备工艺简单，规模化制备技术成熟等特点。所以，近年来一种备受国内外专家学者青睐。但是，目前所报道的纳米超疏水涂料的溶剂大部分采用挥发性的有机溶剂，其不仅对人类身体健康方面存在较大危害，同时也很难避免其在运输、使用过程中存在的安全隐患。因此，近年来无毒无害的水性涂料开始被大量的研制和使用。
基于此，本专利针对超疏水涂料提出来了一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备方法。该方法制备的超疏水纳米涂料在制备和使用过程中不使用也不产生任何有毒物质，在木材、竹材、水泥基等材料的防腐防霉和自清洁方面具有广泛的应用，且本发明设备工艺简单、易操作，适合大规模制备生产。
发明内容
技术问题：本发明的目的是为了拓展纳米超疏水涂层的应用范围，提供了一种无毒防腐防霉纳米涂料及其制备和应用方法。该技术设备工艺简单、易操作，适合大规模制备生产。
技术方案：本发明的一种无毒防腐防霉纳米涂料按质量份计算为：
正硅酸四乙酯： 6质量份
弱酸或弱碱性水溶液： 10-100质量份
水性疏水处理剂： 0.1质量份，
水性FEVE树脂： 2质量份。
其中：
所述的水性疏水处理剂是全氟辛酸、短链饱和脂肪酸、短链烷烃三甲氧基或三乙氧基硅烷中的一种或多种。
所述的水性FEVE树脂是一类以水为溶剂的氟树脂或氟碳树脂。
所述的弱酸或弱碱性水溶液是指其pH值为4-6或8-11，
所述的弱酸w为醋酸或盐酸。
所述的弱碱为氨水或赖氨酸。
本发明的一种如权利要求1所述的无毒防腐防霉纳米涂料的制备方法步骤如下：
1)弱酸或弱碱性水溶液制备：将醋酸、盐酸、氨水或赖氨酸中的一种加入到去离子水中，调节pH值为4-6或8-11，备用；
2)纳米涂料制备：将正硅酸四乙酯加入到弱酸或弱碱性水溶液中，经持续机械搅拌10-60min后加入水性疏水处理剂，继续机械搅拌12-48h后加入水性FEVE树脂，继续机械搅拌1-2h后获得纳米涂料。
本发明的一种无毒防腐防霉纳米涂料的应用方法为：所述的无毒防腐防霉纳米涂料通过喷涂、浸渍提拉、滚涂或刷涂的方式涂覆于任意基底表面，自然干燥或加热干燥后获得具有防腐防霉作用的超疏水纳米涂层。
有益效果：
(1)选择正硅酸四乙酯、水性树脂、水性疏水处理剂等为原料，制备的水性涂料，从源头上避免了有毒物质的残留或处理不完全，无毒环保。
(2)采用水性原料使得涂料在制备和使用过程中均以水作为溶剂，避免涉及任何有毒溶剂，不仅可大幅度降低涂料成本，且在运输及储藏方面还具备很大的优势，拓展了其应用前景。
(3)本发明所述水性涂料作用于基底表面后，其防腐防霉效果明显。
(4)本发明所述水性涂料可制备出纳米级厚度涂层，具有无色、透明等特点，不影响基底的外观和透明性。
(5)本发明所述制备方法对基底材质和形状要求低，设备简单、易操作，成本低廉，可大面积施工，在木材、竹材、水泥基材料等领域有巨大的应用。
附图说明：
图1.纳米涂层的水滴接触角光学照片
图2.纳米涂层的扫描电子显微镜照片。
图3.地砖表面涂覆纳米涂层后户外放置1年后的光学照片及其疏水效果。
图4.木块表面涂覆纳米涂层后阴暗潮湿角落放置1年后的光学照片。
具体实施方式
实施例1
将氨水溶液加入到去离子水溶液并调节pH值为8-11后取100g溶液，逐滴添加60g正硅酸四乙酯，机械搅拌20min后再逐滴加入1g全氟辛酸，继续机械搅拌24h后加入20g水性FEVE树脂，再继续机械搅拌1h后获得纳米涂料，将该涂料刷涂于木板表面后放于60℃烘箱中干燥4h后获得纳米超疏水涂层，图1为该涂层的水接触角图片，其水接触角为158.6°，滚动角为6.2°。
实施例2
将醋酸溶液加入到去离子水溶液并调节pH值为4-6后取1000g溶液，逐滴添加60g正硅酸四乙酯，机械搅拌30min后再逐滴加入1g异丁基三甲氧基硅烷，继续机械搅拌12h后加入20g水性FEVE树脂，再继续机械搅拌1h后获得纳米涂料，将该涂料喷涂于铜片表面后自然环境中干燥12h后获得纳米超疏水涂层，图2为该涂层的扫面电子显微镜照片。
实施例3
将盐酸溶液加入到去离子水溶液并调节pH值为4-6后取500g溶液，逐滴添加60g正硅酸四乙酯，机械搅拌10min后再逐滴加入1g甲基三乙氧基硅烷，继续机械搅拌48h后加入20g水性FEVE树脂，再继续机械搅拌2h后获得纳米涂料，将该涂料喷涂于地砖表面后放于80℃烘箱中干燥1h后获得纳米超疏水涂层，将其放于户外环境中，1年后其表面保持清洁，没有任何腐蚀和发霉痕迹，其仍然保持优异的超疏水性，图3为其户外放置1年后的光学照片及其超疏水性。
实施例4
将氨水溶液加入到去离子水溶液并调节pH值为8-11后取500g溶液，逐滴添加60g正硅酸四乙酯，机械搅拌20min后再逐滴加入1g辛基三甲氧基硅烷，继续机械搅拌24h后加入20g水性FEVE树脂，再继续机械搅拌1h后获得纳米涂料，将该涂料刷涂于木块表面后放于120℃烘箱中干燥1h后获得纳米超疏水涂层，将其放于阴暗潮湿的角落中，1年后其表面保持清洁，没有任何腐蚀和发霉痕迹，图4为其放置1年后的光学照片。

Claims (2)

1.一种无毒防腐防霉纳米涂料的制备方法，其特征在于，该涂料按质量份计算，
正硅酸四乙酯： 6质量份，
弱碱性水溶液： 10-100质量份，
水性疏水处理剂： 0.1质量份，
水性FEVE树脂： 2质量份；
其中，
所述的水性疏水处理剂是全氟辛酸、短链饱和脂肪酸、短链烷烃三甲氧基或三乙氧基硅烷中的一种或多种；
所述的水性FEVE树脂是一类以水为溶剂的氟树脂或氟碳树脂；
所述的弱碱性水溶液是指其pH值为8-11，
所述的弱碱为赖氨酸；
制备方法步骤如下：
1）弱碱性水溶液制备：将赖氨酸加入到去离子水中，调节pH值为8-11，备用；
2）纳米涂料制备：将正硅酸四乙酯加入到弱碱性水溶液中，经持续机械搅拌10-60min后加入水性疏水处理剂，继续机械搅拌12-48h后加入水性FEVE树脂，继续机械搅拌1-2h后获得纳米涂料。
2.一种如权利要求1所述方法制备的无毒防腐防霉纳米涂料的应用，其特征在于，所述的无毒防腐防霉纳米涂料通过喷涂、浸渍提拉、滚涂或刷涂的方式涂覆于任意基底表面，自然干燥或加热干燥后获得具有防腐防霉作用的超疏水纳米涂层。
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