CN107118604A - 一种环保抗菌水性漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保抗菌水性漆的制备方法，属于涂料的技术领域。本发明将异佛尔酮二异氰酸酯和聚四亚甲基醚二醇脱水后与丙酮、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺等搅拌预聚合，接着加入二亚乙基三胺，搅拌后再加入丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂，升温反应后加入茶多酚，冷却静置后与二氧化钛混合，用紫外线照射后过滤，将所得的滤液用氢氧化钠调节pH后得改性水性聚氨酯，最后将改性水性聚氨酯与水、醇酯十二成膜助剂等混合搅拌即可得环保抗菌水性漆，本发明制备的水性漆有效解决了传统水性漆成膜性及耐磨性差的缺陷，遇水不易溶解，不易发生软化现象，同时可抑制泡沫的产生，环保性能良好。

Description

一种环保抗菌水性漆及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种环保抗菌水性漆的制备方法，属于涂料的技术领域。
背景技术
为了满足建筑涂料在装饰、环保、节能和施工等方面更高的要求，近年来，涂料向水性化、高耐候性和高性能方向发展，这大大推动了纳米技术与建筑涂料的有机结合。目前，普通的纳米水性漆能大幅度提高水性漆的抗老化性、附着力、光洁度、抗沾污性、杀菌、防霉和抗噪等性能，是新一代高科技含量的绿色环保产品。水性漆用水来取代有机溶剂，可以大量减少排放到大气中的有害物质，从根本上解决溶剂型涂料对人体和环境的危害，这是水性漆最大的优势，水性漆是涂料发展的必然趋势。与溶剂型涂料相比，水性漆在节能、环保方面具有很大优越性。然而，现如今的水性漆使用率不高，其主要原因是水性漆仍存在技术缺陷，如漆膜硬度及耐磨性差等。其中，耐磨性能对水性漆是非常重要的技术指标。由于纳米粒子粒径极小，纳米粒子的表面原子所占比例随粒径减小而迅速增加，表面原子裸露在外的部分没有力的作用，受力不对称，价键不饱和，有与外界原子键合的倾向，因此，普通的纳米水性漆在制备、储存和使用过程中容易出现纳米粒子团聚的现象，一旦团聚成二次粒子，这种二次粒子难以发挥纳米效应。纳米水性漆的制备关键是解决纳米材料在水性漆中分散性不佳和水性漆产品稳定性不高的问题。其次，由于亲水性强，水性漆固化后遇水容易溶解或产生软化现象，另外，传统的水性漆虽然环保，但成膜性能较差、光泽差、耐磨性差，消泡困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对水性漆固化后遇水容易溶解或产生软化现象，传统的水性漆虽然环保，但成膜性能较差、耐磨性差，消泡困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种环保抗菌水性漆，由以下重量份的成分组成：100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅。
优选的，所述改性水性聚氨酯的制备步骤为：
（1）取180～200重量份异佛尔酮二异氰酸酯和153～156重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，脱水70～80min；
（2）将300～400重量份丙酮、24～29重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、16～19重量份3，4-二氨基苯甲酸及2～4重量份催化剂，放入反应釜中，在73～76℃下，搅拌预聚合2～3h；
（3）在上述预聚合结束后，加入21～26重量份二亚乙基三胺搅拌10～15min，再加入11～16重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌1～2h后加入9～13重量份硅烷偶联剂，升温至80～83℃，反应2～3h；
（4）待上述反应结束后，将加入22～26重量份茶多酚，降温至40～45℃，搅拌13～16min，冷却至室温，静置6～9h，收集反应釜中的混合物；
（5）将3～6重量份二氧化钛与步骤（4）的反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为160～170nm紫外线进行照射后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯。
优选的，所述脱水条件为温度为80～90℃，压力为230～290Pa。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种。
优选的，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述紫外线照射时间为30～40min。
环保抗菌水性漆的制备方法，包含以下步骤：将100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅放入搅拌机中，在40～50℃，搅拌20～30min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
本发明的有益效果：
（1）在以异佛尔酮二异氰酸酯及聚四亚甲基醚二醇作为基料制备水性聚氨酯的过程中，添加硅烷偶联剂甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，对合成的水性聚氨酯进行改性，封端制备交联型水性聚氨酯，降低水性聚氨酯的亲水性，进而提高所制得环保抗菌水性漆的耐磨性能及耐水性；
（2）在合成水性聚氨酯的过程，通过添加二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺，引入氨基，同时在二氧化钛作为催化剂，在紫外线的作用下，与茶多酚中的羧基及羟基进行结合连接，提高水性聚氨酯的抗菌性能，进而提高所制得环保抗菌水性漆的抗菌性能；
（3）使用醇酯十二成膜助剂做成成膜助剂改性所形成膜的性能，吸附在二氧化硅上，可以更好的抑制泡沫产生；
（4）本发明制备的环保抗菌水性漆形成的漆膜耐冲击性达到128～134kg·cm，光泽度达到90～92。
具体实施方式
本发明所需的原料有：异佛尔酮二异氰酸酯、聚四亚甲基醚二醇、丙酮、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、3，4-二氨基苯甲酸、二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁、二亚乙基三胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、茶多酚、二氧化钛、氢氧化钠、水、醇酯十二成膜助剂、正丁醇、二氧化硅。
环保抗菌水性漆，由以下重量份的成分组成：100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅。改性水性聚氨酯的制备步骤为：取180～200重量份异佛尔酮二异氰酸酯和153～156重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，在温度为80～90℃，压力为230～290Pa，脱水70～80min；将300～400重量份丙酮、24～29重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、16～19重量份3，4-二氨基苯甲酸及2～4重量份催化剂，放入反应釜中，在73～76℃下，搅拌预聚合2～3h；在上述预聚合结束后，加入21～26重量份二亚乙基三胺搅拌10～15min，再加入11～16重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌1～2h后加入9～13重量份硅烷偶联剂，升温至80～83℃，反应2～3h；待上述反应结束后，将加入22～26重量份茶多酚，降温至40～45℃，搅拌13～16min，冷却至室温，静置6～9h，收集反应釜中的混合物；将3～6重量份二氧化钛与反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为160～170nm紫外线进行照射30～40min后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
环保抗菌水性漆的制备方法，包含以下步骤：将100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅放入搅拌机中，在40～50℃，搅拌20～30min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
实例1
环保抗菌水性漆，由以下重量份的成分组成：100份水、40份改性水性聚氨酯、11份醇酯十二成膜助剂、6份正丁醇及1份二氧化硅。改性水性聚氨酯的制备步骤为：取180重量份异佛尔酮二异氰酸酯和153重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，在温度为80℃，压力为230Pa，脱水70min；将300重量份丙酮、24重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、16重量份3，4-二氨基苯甲酸及2重量份催化剂，放入反应釜中，在73℃下，搅拌预聚合2h；在上述预聚合结束后，加入21重量份二亚乙基三胺搅拌10min，再加入11重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌1h后加入9重量份硅烷偶联剂，升温至80℃，反应2h；待上述反应结束后，将加入22重量份茶多酚，降温至40℃，搅拌13min，冷却至室温，静置6h，收集反应釜中的混合物；将3重量份二氧化钛与反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为160nm紫外线进行照射30min后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
环保抗菌水性漆的制备方法，包含以下步骤：将100份水、40份改性水性聚氨酯、11份醇酯十二成膜助剂、6份正丁醇及1份二氧化硅放入搅拌机中，在40℃，搅拌20min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
实例2
环保抗菌水性漆，由以下重量份的成分组成：110份水、45份改性水性聚氨酯、15份醇酯十二成膜助剂、9份正丁醇及2份二氧化硅。改性水性聚氨酯的制备步骤为：取200重量份异佛尔酮二异氰酸酯和156重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，在温度为90℃，压力为290Pa，脱水80min；将400重量份丙酮、29重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、19重量份3，4-二氨基苯甲酸及4重量份催化剂，放入反应釜中，在76℃下，搅拌预聚合3h；在上述预聚合结束后，加入26重量份二亚乙基三胺搅拌15min，再加入16重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌2h后加入13重量份硅烷偶联剂，升温至83℃，反应3h；待上述反应结束后，将加入26重量份茶多酚，降温至45℃，搅拌16min，冷却至室温，静置9h，收集反应釜中的混合物；将6重量份二氧化钛与反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为170nm紫外线进行照射40min后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
环保抗菌水性漆的制备方法，包含以下步骤：将110份水、45份改性水性聚氨酯、15份醇酯十二成膜助剂、9份正丁醇及2份二氧化硅放入搅拌机中，在50℃，搅拌30min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
实例3
环保抗菌水性漆，由以下重量份的成分组成：105份水、43份改性水性聚氨酯、13份醇酯十二成膜助剂、7份正丁醇及1份二氧化硅。改性水性聚氨酯的制备步骤为：取190重量份异佛尔酮二异氰酸酯和155重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，在温度为85℃，压力为260Pa，脱水75min；将350重量份丙酮、27重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、18重量份3，4-二氨基苯甲酸及3重量份催化剂，放入反应釜中，在75℃下，搅拌预聚合2.5h；在上述预聚合结束后，加入24重量份二亚乙基三胺搅拌13min，再加入14重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌1.5h后加入11重量份硅烷偶联剂，升温至81.5℃，反应2.5h；待上述反应结束后，将加入24重量份茶多酚，降温至43℃，搅拌15min，冷却至室温，静置7.5h，收集反应釜中的混合物；将5重量份二氧化钛与反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为165nm紫外线进行照射35min后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
环保抗菌水性漆的制备方法，包含以下步骤：将105份水、42份改性水性聚氨酯、13份醇酯十二成膜助剂、8份正丁醇及1份二氧化硅放入搅拌机中，在45℃，搅拌25min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
将上述实施例所得的树脂在常温下，基体上成膜，然后测试涂膜性能，结果如表一所示。
表一：涂膜测试性能
耐冲击性（kg·cm） 光泽度 耐水性
实施例1 128 90 3天无变化
实施例2 131 91 7天无变化
实施例3 134 92 11天无变化

Claims (7)

1.一种环保抗菌水性漆，其特征在于：由以下重量份的成分组成：100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种环保抗菌水性漆，其特征在于：所述改性水性聚氨酯的制备步骤为：
（1）取180～200重量份异佛尔酮二异氰酸酯和153～156重量份聚四亚甲基醚二醇放入反应釜中，脱水70～80min；
（2）将300～400重量份丙酮、24～29重量份二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、16～19重量份3，4-二氨基苯甲酸及2～4重量份催化剂，放入反应釜中，在73～76℃下，搅拌预聚合2～3h；
（3）在步骤（2）预聚合结束后，加入21～26重量份二亚乙基三胺搅拌10～15min，再加入11～16重量份丙烯酸羟乙酯，继续搅拌1～2h后加入9～13重量份硅烷偶联剂，升温至80～83℃，反应2～3h；
（4）待步骤（3）反应结束后，将加入22～26重量份茶多酚，降温至40～45℃，搅拌13～16min，冷却至室温，静置6～9h，收集反应釜中的混合物；
（5）将3～6重量份二氧化钛与步骤（4）的反应釜中的混合物，混合均匀，使用波长为160～170nm紫外线进行照射后过滤，收集滤液，使用氢氧化钠溶液调节滤液pH至中性后，对调节pH后的滤液进行蒸馏回收丙酮，收集蒸馏剩余物，即可得改性水性聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的一种环保抗菌水性漆，其特征在于：所述步骤（1）中脱水条件为温度为80～90℃，压力为230～290Pa。
4.根据权利要求2所述的一种环保抗菌水性漆，其特征在于：所述步骤（2）中催化剂为二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮铁中任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种环保抗菌水性漆，其特征在于：所述步骤（3）中硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求2所述的一种环保抗菌水性漆，其特征在于：所述步骤（5）中紫外线照射时间为30～40min。
7.一种如权利要求1所述的环保抗菌水性漆的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：将100～110份水、40～45份改性水性聚氨酯、11～15份醇酯十二成膜助剂、6～9份正丁醇及1～2份二氧化硅放入搅拌机中，在40～50℃，搅拌20～30min，收集搅拌混合物，即可得环保抗菌水性漆。
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