CN107936819A - 一种阻燃防污抗菌水性涂料 - Google Patents

一种阻燃防污抗菌水性涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成，A、B组分的重量配比为2～6:1；A组分为：结构型抗菌水性醇酸树脂、含羟基水性树脂、填料、着色剂、助剂和水组成；B组分为疏水阻燃型水性固化剂，由HDI、亲水性单体、低聚物多元醇、含羟基三聚氰胺衍生物、六氟异丙醇和溶剂在催化剂作用下反应、中和制得；本发明制得的阻燃防污抗菌水性涂料，无需外加杀菌剂、疏水剂和阻燃剂，就具有良好的抗沾污性、阻然性和持久抗菌性；成膜时具有高流平性，不产生流挂；贮存时不沉淀；而且涂膜具有优良的附着力、丰满度、耐老化性、耐化学品性、耐磨性、抗划伤性和抗锈蚀性；广泛用于木制产品、建筑、钢结构、混凝土等表面保护和装饰。

Description

一种阻燃防污抗菌水性涂料
技术领域
本发明涉及一种水性涂料，尤其涉及到一种阻燃防污抗菌水性涂料，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
涂料是一种涂覆在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料，其广泛应用于工业生产和人们的日常生活，起着保护基材和美化外观的积极作用。随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强，统溶剂型涂料中的挥发性有机化合物以及有害空气污染物的排放量受到愈来愈严格的限制，开发低污染、高性能、多功能的环保型水性涂料成为涂料技术发展的主要方向，双组分水性聚氨酯涂料将溶剂型双组分聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低有机化合物排放相结合，成为涂料工业研究的热点。
现在的涂料性能比较单一，且涂料在使用一段时间之后，会滋生出大量的细菌、病毒，但涂料本身没有杀菌、抗菌功能；因此，涂料会对人体造成伤害，同时现有的涂料阻燃性能并不能够满足使用需求，人们对于涂料的性能要求越来越高，需要进一步的改进。
中国专利CN104946107A公开了一种阻燃抗菌涂料，由以下质量组分物质组成：糠醇树脂6～10份，丁基羟基茴香醚15～30份，聚六亚甲基胍8～16份，锆英石粉体10～25份，乳酸甲氧苄啶8～10份，双马来酰亚胺树脂4～10份，三氧化二锑12～20份，钴蓝0.5～1份，百菌清0.1～0.5份，硬脂酸镁5～15份，异氟尔酮二异氰酸酯1～3份，去离子水30～100份。本发明阻燃抗菌涂料使用后，不仅能有效改善材料表面抗菌性能，而且具有较好的阻燃性能；但此发明需外加抗菌剂。
中国专利CN105017876A公开了一种抗菌阻燃涂料，由以下重量份的组分组成：苯丙乳液65～85份、硅溶胶60～80份、硅藻土80～120份、海泡石灰30～40份、钛白粉50～100份、分散剂5～10份、消泡剂5～10份、流平剂4～8份、重质碳酸钙20～30份、抗菌剂2～6份、阻燃剂1～4份、去离子水200～280份。本发明苯丙乳液和硅溶胶复合使用，增强涂料的稳定性，抗菌剂抗菌效果好，尤其是天然抗菌和无机抗菌剂的混合使用，阻燃剂的使用，可在火灾发生时，有效起到阻燃效果，提高安全性；但天然抗菌剂杀菌速度快，其稳定性和长效性差，无机抗菌剂和阻燃剂存在易沉降、迁移等缺点。
因此，开发出一种具有良好防污能力、抗菌性、阻燃性能的水性涂料是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明所述的阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成，A组分采用结构型抗菌水性醇酸树脂为主体成膜树脂，B组分为疏水阻燃型水性固化剂。
所述的结构型抗菌水性醇酸树脂含有抗菌基团希夫碱结构的水性醇酸树脂，在无需外加杀菌剂的条件下，具有持久抗菌性能；另外希夫碱中的C＝N双键具有独特的缓锈蚀功能，尤其是芳香族的希夫碱，其苯环结构极易与C＝N双键形成共轭键，极易与金属离子形成稳定的配位络合物，在金属表面形成致密保护膜，从而阻止了金属的锈蚀。
所述的疏水阻燃型水性固化剂为氟改性三聚氰胺水性聚氨酯固化剂。该含氟聚合物固化剂具有优异的热稳定性、耐老化性和耐化学惰性，以及独特的低表面张力，赋予了氟聚合物具有优异的疏水性和抗沾污性；而三聚氰胺衍生物在发生火灾时遇热分解会释放出大量氮气，有效隔离与空气的接触，使明火室息，赋予水性固化剂具有优异的疏水性和优良的阻燃性能。
本发明的目的旨在提供一种阻燃防污抗菌水性涂料。
本发明所述的阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成，A、B组分的重量配比为2～6:1；所述A组分，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂60.0～85.0％、含羟基水性树脂0～15.0％、填料0～35.0％、着色剂0～20.0％、分散剂0～5.0％、消泡剂0.1～0.4％、流平剂0.1～0.5％、润湿剂0.2～0.5％、增稠流变剂0.2～2.0％、其余为去离子水；所述B组分为疏水阻燃型水性固化剂。
其中，所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，按重量百分比计,其成分为：干性植物油6.0～10.0％、有机酸酐6.0～16.0％、异丙醇芳胺希夫碱2.0～3.5％、多元醇5.0～13.0％、苯甲酸1.0～2.5％、二羟甲基丙酸1.5～3.0％、二甲苯8.0～12.0％、胺中和剂1.0～3.0％、去离子水45.0～65.0％。
所述的干性植物油为亚麻油﹑桐油、梓油、脱水蓖麻油、棉籽油中的一种或几种的组合。
所述的有机酸酐为苯酐、乙酸酐、马来酸酐、对苯二甲酸、间苯二甲酸、已二酸、葵二酸中的一种或几种的组合。
所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的至少一种。
所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，其制备步骤如下：
a)、在装有温度计、冷凝器、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量比，依次加入干性植物油、有机酸酐、多元醇、二羟甲基丙酸和二甲苯，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的空气；
b)、加热升温至105℃至回流，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，在500～600r/min的转速下搅拌保温1h，然后升温至180℃，加入苯甲酸，保温反应1～1.5h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
c)、降温至160℃，加入异丙醇胺希夫碱，然后快速升温至220～230℃，保温反应2～3h，此后每隔15～30min，测定酸值，当酸值达到理论设计值时，降温到160℃，开起真空蒸除溶剂二甲苯，再降温至50℃，加入中和剂，搅拌反应0.5h，加入配方量的去离子水，继续搅拌0.5h，过滤，得所述的结构型抗菌水性醇酸树脂。
所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，其酸值≤8mgKOH/g、羟值≥130mgKOH/g。
本发明所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，基于申请的发明专利“一种结构型抗菌水性醇酸树脂及其制备方法”，并作了详细描述。
所述的含羟基水性树脂为羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂或有机硅树脂。
所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、硅钙粉、硬脂酸、高岭土或防锈颜料中的一种或几种的组合。
所述的着色剂为钛白浆、水性色浆中的一种或几种的组合。
所述的疏水阻燃型水性固化剂，按重量百分计，其成分为：六亚甲基二异氰酸酯50.0～62.0％、亲水性单体3.0～7.5％、低聚物多元醇5.0～16.0％、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1％、含羟基三聚氰胺衍生物6.0～20.0％、六氟异丙醇2.0～5.0％、中和剂2.0～5.0％、溶剂8.0～20.0％。
所述的低聚物多元醇为聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述低聚物多元醇的分子量Mr为400～800。
所述的亲水性单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的至少一种。
所述的溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、氢氧化钠中的至少一种。
所述的疏水阻燃型水性固化剂，其制备步骤如下：
a)、预先对低聚物多元醇、溶剂进行脱水干燥处理；
b)、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中通入氮气除去反应器中的空气，按配方量加入亲水性单体、低聚物多元醇、二月桂酸二丁基锡、含羟基三聚氰胺衍生物、溶剂，搅拌均匀升温至60～70℃；
c)、缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯，控制滴加时间为0.5～1h，然后升温至85～88℃保温继续反应2.0～3.0h，降温至70～75℃，加入六氟异丙醇，保持恒温反应1.5～2.5h，开始检测NCO值，当检测的NCO值与设计值一致时停止反应；降温至45℃以下，缓慢加入中和剂，搅拌反应0.5h，过滤，出料，得所述的疏水阻燃型水性固化剂。
本发明所述的疏水阻燃型水性固化剂，基于申请的发明专利“一种疏水阻燃型水性固化剂及其制备方法”，并作了详细描述。
本发明制得的阻燃防污抗菌水性涂料，无需外加杀菌剂、疏水剂和阻燃剂，就具有良好的疏水抗沾污性、阻然性和持久抗菌性；成膜时具有高流平性，不产生流挂；贮存时不沉淀；而且涂膜具有优良的附着力、丰满度、耐老化性、耐化学品性、耐磨性、抗划伤性和抗锈蚀性；广泛用于木制产品、建筑、钢结构、混凝土等表面保护和装饰。
具体实施方式
本发明结合以下实例对一种阻燃防污抗菌水性涂料做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种结构型抗菌水性醇酸树脂A，其制备步骤如下：
a)、在装有温度计、冷凝管、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量份比，依次加入亚麻油8.0份、苯酐7.6份、间苯二甲酸3.2份、新戊二醇2.2份、甘油6.4份、二羟甲基丙酸2.0份和二甲苯10.0份，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的O2；
b)、加热升温至100℃，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，在500～600r/min的转速下搅拌保温1h，然后升温至180℃，加入苯甲酸1.6份，保温反应1～1.5h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
c)、降温至160℃，加入异丙醇芳胺希夫碱A 2.8份，然后快速升温至220～230℃，保温反应2～3h，此后每隔15～30min，测定酸值，当酸值达到理论设计值时，降温到160℃，开起真空蒸除溶剂二甲苯，再降温至50℃，加入中和剂1.6份，搅拌分散15～20min，加入去离子水54.6份，继续搅拌0.5h，过滤，得所述的结构型抗菌水性醇酸树脂A。
实施例2
一种结构型抗菌水性醇酸树脂B，其制备步骤如下：
a)、在装有温度计、冷凝管、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量份比，依次加入梓油9.0份、苯酐8.2份、间苯二甲酸3.0份、丙二醇1.8份、三羟甲基丙烷9.6份、二羟甲基丙酸2.2份和二甲苯10.0份，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的O2；
b)、加热升温至100℃，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，在500～600r/min的转速下搅拌保温1h，然后升温至180℃，加入苯甲酸1.8份，保温反应1～1.5h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
c)、降温至160℃，加入异丙醇芳胺希夫碱2.6份，然后快速升温至220～230℃，保温反应2～3h，此后每隔15～30min，测定酸值，当酸值达到理论设计值时，降温到160℃，开起真空蒸除溶剂二甲苯，再降温至50℃，加入中和剂1.8份，搅拌分散15～20min，加入去离子水50.0份，继续搅拌0.5h，过滤，得所述的结构型抗菌水性醇酸树脂B。
对本发明实施例中制备的结构型抗菌水性醇酸树脂，其技术指标如表1所示。
表1：结构型抗菌水性醇酸树脂技术指标
检测项目 树脂A 树脂B
固体分含量，％ 38.6 40.2
酸值，mgKOH/g 7.2 7.6
羟值，mgKOH/g 132.5 137.6
实施例3
一种疏水阻燃型水性固化剂X，其制备步骤如下：
a)、预先对低聚物多元醇、溶剂进行脱水干燥处理；
b)、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中通入氮气除去反应器中空气，按配方量加入二羟甲基丙酸3.0份、聚四氢呋喃多元醇8.0份、二月桂酸二丁基锡0.05份、含羟基三聚氰胺衍生物15.0份、丙二醇乙醚醋酸酯9.85份，搅拌均匀升温至60～70℃；
c)、缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯58.0份，控制滴加时间为0.5～1h，然后升温至84～88℃保温继续反应2.0～3.0h，降温至70～75℃，加入六氟异丙醇3.8份，保持恒温反应1.5～2.5h，开始检测NCO值，当检测的NCO值与设计值一致时停止反应；降温至45℃以下，缓慢加入三乙胺2.3份，搅拌反应0.5h，过滤，出料，得固含90％、NCO含量为19.5％的所述疏水阻燃型水性固化剂X。
实施例4
一种疏水阻燃型水性固化剂Y，其制备步骤如下：
a)、预先对低聚物多元醇、溶剂进行脱水干燥处理；
b)、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中通入氮气除去反应器中空气，按配方量加入二羟甲基丙酸4.5份、聚醚二元醇6.0份、二月桂酸二丁基锡0.05份、含羟基三聚氰胺衍生物15.5份、丙二醇甲醚醋酸酯13.05份，搅拌均匀升温至60～70℃；
c)、缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯55.0份，控制滴加时间为0.5～1h，然后升温至84～88℃保温继续反应2.0～3.0h，降温至70～75℃，加入六氟异丙醇2.5份，保持恒温反应1.5～2.5h，开始检测NCO值，当检测的NCO值与设计值一致时停止反应；降温至45℃以下，缓慢加入三乙胺3.4份，搅拌反应0.5h，过滤，出料，得固含85％、NCO含量为17.6％的所述疏水阻燃型水性固化剂Y。
实施例5
一种阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成；所述A组分：结构型抗菌水性醇酸树脂A 82.0份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、润湿剂0.3份、防沉剂0.3份、去离子17.0份；所述B组分为疏水阻燃水性固化剂Y；按A:B＝4:1配比调制成水性涂料。
实施例6
一种阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成；所述A组分：结构型抗菌水性醇酸树脂B 70.0份、钛白浆12.0份、分散剂0.8份、流平剂0.2份、消泡剂0.3份、润湿剂0.2份、防沉剂0.5份、去离子15.0份；所述B组分为疏水阻燃水性固化剂X；按A:B＝5:1配比调制成水性涂料。
对比例1
一种水性涂料，由A、B两组分组成；所述A组分：水性醇酸树脂B 70.0份、钛白浆12.0份、分散剂0.8份、流平剂0.2份、消泡剂0.3份、润湿剂0.2份、杀菌剂0.2份、防沉剂0.5份、去离子14.8份；所述B组分为水性HDI固化剂；按A:B＝4:1配比调制成水性涂料。
对本发明实施例和对比例中的水性涂料，按照相关标准进行检测，其检测的性能指标如表2所示。
表1：水性罩光涂料性能技术指标性能技术指标
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的阻燃防污抗菌水性涂料，由A、B两组分组成，A、B组分的重量配比为2～6:1；所述A组分，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂60.0～85.0％、含羟基水性树脂0～15.0％、填料0～35.0％、着色剂0～20.0％、分散剂0～5.0％、消泡剂0.1～0.4％、流平剂0.1～0.5％、润湿剂0.2～0.5％、增稠流变剂0.2～2.0％、其余为去离子水；所述B组分为疏水阻燃型水性固化剂，按重量百分计，其成分为：六亚甲基二异氰酸酯50.0～62.0％、亲水性单体3.0～7.5％、低聚物多元醇5.0～16.0％、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1％、含羟基三聚氰胺衍生物6.0～20.0％、六氟异丙醇2.0～5.0％、中和剂2.0～5.0％、溶剂8.0～20.0％；
其中，所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，按重量百分比计,其成分为：干性植物油6.0～10.0％、有机酸酐6.0～16.0％、异丙醇芳胺希夫碱2.0～3.5％、多元醇5.0～13.0％、苯甲酸1.0～2.5％、二羟甲基丙酸1.5～3.0％、二甲苯8.0～12.0％、中和剂1.0～3.0％、去离子水45.0～65.0％；所述的结构型抗菌水性醇酸树脂酸值≤8mgKOH/g、羟值≥130mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的含羟基水性树脂为羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂或有机硅树脂；所述的着色剂为钛白浆、水性色浆中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的干性植物油为亚麻油﹑桐油、梓油、脱水蓖麻油、棉籽油中的一种或几种的组合；所述的有机酸酐为苯酐、乙酸酐、马来酸酐、对苯二甲酸、间苯二甲酸、已二酸、葵二酸中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺、氢氧化钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的低聚物多元醇为聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述低聚物多元醇的分子量Mr为400～800。
7.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的亲水性单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，其制备步骤如下：
a)、在装有温度计、冷凝器、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量比，依次加入干性植物油、有机酸酐、多元醇、二羟甲基丙酸和二甲苯，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的空气；
b)、加热升温至105℃至回流，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，在500～600r/min的转速下搅拌保温1h，然后升温至180℃，加入苯甲酸，保温反应1～1.5h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
c)、降温至160℃，加入异丙醇胺希夫碱，然后快速升温至220～230℃，保温反应2～3h，此后每隔15～30min，测定酸值，当酸值达到理论设计值时，降温到160℃，开起真空蒸除溶剂二甲苯，再降温至50℃，加入中和剂，搅拌反应0.5h，加入配方量的去离子水，继续搅拌0.5h，过滤，得所述的结构型抗菌水性醇酸树脂。
10.根据权利要求1所述的阻燃防污抗菌水性涂料，其特征在于：所述的疏水阻燃型水性固化剂，其制备步骤如下：
a)、预先对低聚物多元醇、溶剂进行脱水干燥处理；
b)、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的反应器中通入氮气除去反应器中的空气，按配方量加入亲水性单体、低聚物多元醇、二月桂酸二丁基锡、含羟基三聚氰胺衍生物、溶剂，搅拌均匀升温至60～70℃；
c)、缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯，控制滴加时间为0.5～1h，然后升温至85～88℃保温继续反应2.0～3.0h，降温至70～75℃，加入六氟异丙醇，保持恒温反应1.5～2.5h，开始检测NCO值，当检测的NCO值与设计值一致时停止反应；降温至45℃以下，缓慢加入中和剂，搅拌反应0.5h，过滤，出料，得所述的疏水阻燃型水性固化剂。
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