CN107987646A

CN107987646A - 一种持久抗菌性高耐磨水性涂料

Info

Publication number: CN107987646A
Application number: CN201711309479.7A
Authority: CN
Inventors: 谢义鹏; 许钧强; 康伦国; 姚东生
Original assignee: Shaoguan Union Chemical Co Ltd; Union Foshan Chemical Co Ltd
Current assignee: Shaoguan Union Chemical Co Ltd; Union Foshan Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-05-04

Abstract

本发明涉及一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，其组成为：水性树脂35.0～75.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液5.0～20.0份、润湿分散剂0.5～3.0份、基材润湿剂0.1～0.5份、流平剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、增稠剂0.1～0.5份、成膜助剂2.0～10.0份、pH调节剂0.1～0.5份、颜填料0～50.0份，去离子水5.0～25.0份；由于含有季铵盐的抗菌基团通过化学键的方式牢固接枝在纳米SiO₂粒子表面上，不易脱落，因此本发明制得的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，具有优异的耐磨性、耐水性、抗划伤性和持久抗菌性能。

Description

一种持久抗菌性高耐磨水性涂料

技术领域

本发明涉及一种水性涂料，尤其涉及到一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，属于水性功能涂料技术领域。

技术背景

涂料功能化已经成为当前涂料发展的主要趋势。除了对墙面、地面和各种家居用品的保护作用外，不同的功能涂料还可以分别发挥抗菌、吸附、防静电、电磁屏蔽等各种功能。抗菌涂料是其中非常重要的一种，大部分的抗菌涂料是由抗菌剂和高分子基体复合而成的。其中抗菌剂的抗菌功能及其稳定性和抗菌剂在高分子基体内的良好分散是抗菌涂料能否发挥作用的关键要素。出于环保的需要，水性高分子涂料成为民用涂料的主流方向。因此，抗菌涂料的关键问题就是具有稳定抗菌性能的抗菌剂的选择或制备，以及抗菌剂在水性介质中的均匀分散。

目前，抗菌涂料用的抗菌剂主要可以分为有机抗菌剂、无机抗菌剂、有机-无机复合抗菌剂三大类。有机抗菌剂包括天然和合成有机物质，耐热性差、易分解、使用寿命短，总体表现为稳定性差，有的还有毒副作用，在涂料中较少使用；无机抗菌剂在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性等方面都存在明显优势，成为抗菌剂的主流选择；复合抗菌机主要通过化学或物理的方法，将有机抗菌剂与无机盐、纳米颗粒牢固结合以克服有机抗菌剂持久性差的缺点。

中国专利CN101595880A公开了一种复合抗菌剂，该复合抗菌剂含有无机抗菌剂和有机抗菌剂，所述无机抗菌剂为具有抗菌活性的金属盐和/或金属氧化物，该发明还提供了含有该复合抗菌剂的抗菌涂料组合物以及使用了该抗菌涂料组合物的抗菌涂层材料。

中国专利CN1712459A公开了一种在注射预型件的表面上包含30pp m的纳米银颗粒的抗菌涂料、用于制造该抗菌涂料的方法以及使用该抗菌涂料的涂敷方法。纳米银－乙醇分散溶液被注入到丁醇溶液，同时以高速搅动它，以将纳米银溶液均匀地分散到涂料中，制备包含纳米银颗粒的母料。母料被注入到紫外线(UV)纯净涂料以及被以高速度连续地搅动预定时段，以获得用于涂敷注射预型件表面的抗菌UV纯净涂料。

中国专利CN101250344A公开了一种抗菌涂料及其制备方法，包括以下重量份的原料：1～10份抗菌剂，2～30份有机硅酸盐，10～40份硅烷偶联剂；40～90份水；抗菌剂为三氯生和吡啶硫酮。先向配液容器中加入所需量的水，再向水中加入所需用量的有机硅酸盐，待搅拌均匀后，加入硅烷偶联剂，继续搅拌使溶液混合均匀；加入三氯生和吡啶硫酮抗菌剂，继续搅拌20分钟。该发明解决了现有抗菌涂料采用的杀菌剂和添加剂影响环境和人员健康的技术问题，有明显的防霉、抗菌、抑菌性；所使用的抗菌材料属于低毒材料，无毒无污染，对环境和人体健康没有不利影响；可达到长期高效抗菌效果。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种持久抗菌性高耐磨水性涂料。

本发明的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，按重量份计，其组成为：水性树脂35.0～75.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液5.0～20.0份、润湿分散剂0.5～3.0份、基材润湿剂0.1～0.5份、流平剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、增稠剂0.1～0.5份、成膜助剂2.0～10.0份、pH调节剂0.1～0.5份、颜填料0～50.0份，去离子水5.0～25.0份。

其中，所述的持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液，由以下步骤制备：

a)、活性纳米SiO₂的制备：在反应釜中，依次加入100.0份纳米SiO2分散液、2.0～8.0份含有乙烯基官能团的硅氧烷偶联剂、0.1～1.0份氨水(15～30％W/W)、2.0～8.0份正硅酸甲酯，搅拌并升温至40～70℃反应6～12h，得所述的活性纳米SiO₂溶液；

b)、持久抗菌型改性纳米SiO₂的制备：取所述的活性纳米SiO₂溶液100.0份加入到反应釜中，在搅拌下加入4.0～12.0份季铵盐型乙烯基单体、0.1～0.5份链转移剂、0.1～0.5份促进剂、0～50.0份水，升温至30～50℃，加入0.3～0.8份引发剂，控制在30～50℃反应3～5h，得所述的持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液。

其中，所述的纳米SiO₂分散液为纳米SiO₂-乙醇分散液、纳米SiO₂-甲醇分散液或纳米SiO₂-丙醇分散液，其固含量为10～30％、纳米SiO₂粒径为5～200nm。

所述的含有乙烯基的硅氧烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

所述的季铵盐型乙烯基单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲氨基)丙磺酸盐中的至少一种。

所述的链转移剂为亚硫酸钠、次磷酸钠、亚硫酸氢钠、维生素C、硫酸亚铁中的至少一种。

所述的促进剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙烯酸中的至少一种。

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、双氧水、偶氮二异丁腈中的至少一种。

所述的润湿分散剂、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、pH调节剂、颜料、填料、去离子水为水性木器漆常用的添加成分。

所述的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，其制备工艺如下：

a)、按配方比，将去离子水、润湿分散剂、消泡剂加入到分散缸中，搅拌均匀，将转速调至1000～1200r/min，将颜填料缓慢加入至分散细度合格后，将转速调至700～800r/min，加入持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液，搅拌15～30min；

b)、将转速调回至400～600r/min，依次加入水性树脂、基材润湿剂、增稠剂、成膜助剂、流平剂、pH调节剂和去离子水，搅拌20～30min；过滤包装，所述的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料。

本发明制得的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，具有优异的耐磨性、耐水性、抗划伤性和持久抗菌性。

具体实施方式

下面结合实施例对所述的持久抗菌性高耐磨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

一种持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液A，其制备方法如下：

a)、活性纳米SiO₂的制备：在反应釜中，依次加入100.0份纳米SiO₂分散液、5.0份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.8份氨水、5.0份正硅酸甲酯，搅拌并升温至55～57℃反应10h，得所述的活性纳米SiO₂溶液；其中纳米SiO₂分散液固含20％、粒径为10～20nm；氨水浓度为15％；

b)、持久抗菌型改性纳米SiO₂的制备：取所述的活性纳米SiO₂溶液100.0份加入到反应釜中，在搅拌下加入10.0份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、0.3份次磷酸钠、0.3份巯基乙酸、30份水，升温至50℃，加入0.3份过硫酸铵，控制在50℃反应3h，得所述的持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液A。

实施例2

一种持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液B，其制备方法如下：

a)、活性纳米SiO₂的制备：在反应釜中，依次加入100.0份纳米SiO₂分散液、8.0份乙烯基三异丙氧基硅烷、1.0份氨水、6.0份正硅酸甲酯，搅拌并升温至40℃反应8h，得所述的活性纳米SiO₂溶液；其中纳米SiO₂分散液固含30％、粒径为50±5nm；氨水浓度为20％；

b)、持久抗菌型改性纳米SiO₂的制备：取所述的活性纳米SiO₂溶液100.0份加入到反应釜中，在搅拌下加入7份3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲氨基)丙磺酸盐、0.5份亚硫酸钠、0.2份巯基丙酸、50份水，升温至40℃，加入0.7份双氧水，控制在40℃反应5h，得所述的持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液B。

实施例3

一种持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液C，其制备方法如下：

a)、活性纳米SiO₂的制备：在反应釜中，依次加入100.0份纳米SiO₂分散液、5.0份乙烯基三乙氧基硅烷、0.6份氨水、4.0份正硅酸甲酯，搅拌并升温至50℃反应8h，得所述的活性纳米SiO₂溶液；其中纳米SiO₂分散液固含10％、粒径为20～30nm；氨水浓度为15％；

b)、持久抗菌型改性纳米SiO₂的制备：取所述的活性纳米SiO₂溶液100.0份加入到反应釜中，在搅拌下加入7份3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲氨基)丙磺酸盐、0.2份维生素C、0.1份巯基丙烯酸，升温至50℃，加入0.5份过硫酸钾，控制在50℃反应3h，得所述的持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液C。

实施例4

一种持久抗菌性高耐磨水性白色涂料，其组成为：35％硅丙乳液60.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液A 6.0份、润湿分散剂2.5份、基材润湿剂0.2份、流平剂0.3份、消泡剂0.3份、增稠剂0.5份、成膜助剂3.5份、pH调节剂0.2份、钛白粉15份、去离子水11.5份。

实施例5

一种持久抗菌性高耐磨水性罩光涂料，其组成为：40％丙烯酸乳液72.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液B 12.0份、基材润湿剂0.3份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、增稠剂0.3份、成膜助剂4.2份、pH调节剂0.1份、去离子水10.7份。

实施例6

一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，其组成为：40％聚氨酯改性丙烯酸乳液65.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液C 10.0份、润湿分散剂1.0份、基材润湿剂0.3份、流平剂0.2份、消泡剂0.2份、增稠剂0.3份、成膜助剂3.6份、pH调节剂0.2份，碳黑色浆8.0份、去离子水11.2份。

将实施例中的持久抗菌性高耐磨水性涂料，按照GB/T 21866-2008标准测试涂料的抗菌性能，测试数据如表1所示：

表1水性涂料抗菌性能技术指标

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

1.一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：按重量份计，其组成为：水性树脂35.0～75.0份、持久抗菌型改性纳米SiO₂分散液5.0～20.0份、润湿分散剂0.5～3.0份、基材润湿剂0.1～0.5份、流平剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、增稠剂0.1～0.5份、成膜助剂2.0～10.0份、pH调节剂0.1～0.5份、颜填料0～50.0份，去离子水5.0～25.0份；

2.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的润湿分散剂、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、pH调节剂、颜料、填料、去离子水为水性木器漆常用的添加成分。

3.根据权利要求1所述的一种持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的纳米SiO₂分散液为纳米SiO₂-乙醇分散液、纳米SiO₂-甲醇分散液或纳米SiO₂-丙醇分散液，其固含量为10～30％、纳米SiO₂粒径为5～200nm。

4.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的含有乙烯基的硅氧烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的季铵盐型乙烯基单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲氨基)丙磺酸盐中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的链转移剂为亚硫酸钠、次磷酸钠、亚硫酸氢钠、维生素C、硫酸亚铁中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的促进剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙烯酸中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的持久抗菌性高耐磨水性涂料，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、双氧水、偶氮二异丁腈中的至少一种。