CN107987693B - 一种持久抗菌型水性醇酸涂料 - Google Patents

一种持久抗菌型水性醇酸涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种持久抗菌型水性醇酸涂料，由结构型抗菌水性醇酸树脂、填料、着色剂、流平剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠防沉剂、成膜助剂、pH调节剂和去离子水组成；所述的结构型抗菌水性醇酸树脂由干性植物油、有机酸酐、异丙醇胺希夫碱、多元醇、苯甲酸、二羟甲基丙酸和中和剂通过反应制得；本发明制得的持久抗菌型水性醇酸涂料，结合了水性醇酸树脂与希夫碱结构的特性，将希夫碱抗菌基团通过化学键方式固定在醇酸树脂结构上，无需外加抗菌剂，其涂膜具有持久抗菌性。

Description

一种持久抗菌型水性醇酸涂料
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型水性醇酸涂料，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常以树脂、油状、乳液状为主，可添加填料、颜料以及其他助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体，广泛应用与建筑、木器、铁构件等。
涂料可分为水性涂料和油性涂料，水性涂料作为涂料中重要的种类，具有其独特的特性，其不含有机溶剂，并具有颜色丰富、耐久、环保等诸多优点，随着环保政策的实施，消费者环保意识的不断提升，尤其全国各地省市出台了VOC排放限量标准，鼓励使用非溶剂型涂料，这给水性涂料的发展带来了机遇。
随着涂料种类的应用范围逐渐增大，具有不同功能的涂料也存在着广泛的市场需求，特种涂料与传统涂料具有本质的区别的新型涂料，抗菌涂料是特种涂料中的一种，抗菌涂料是指具有抗菌性能的一类涂料，在空气中和墙体上病菌密度公共场所比一般私人地方高出很多，假如得不到有效的控制，轻易引发交叉感染，使用抗菌涂料，能有效净化院内空气，大大降低交叉感染机率，由于其能够杀灭细菌、病菌而起到改善室内环境、保护人们健康的作用，其研究和应用备受关注。
传统的抗菌涂料为添加型抗菌涂料，通过添加具有抗菌功能的抗菌剂，经一定的工艺加工，制得具有抗菌功能的涂料，但存在一定缺陷，如：抗菌剂易降解、迁移、流失、使用寿命短等。
中国专利CN106065210A公开了本发明公开了一种抗菌涂料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：银锌二氧化钛15～20份、聚丙烯酰胺5～8份、竹炭纤维10～15份、丙烯酸乙酯8～13份、二氧化硅6～9份、羟乙基纤维素4～7份、乙酸乙酯2～4份、抗菌剂1.5～3.5份、润滑剂0.1-0.5份；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；上述公开抗菌涂料都采用外加抗菌剂而使涂料具有一定的抗菌能力，但抗菌剂在涂膜中的分散不均匀，易迁移，降解，变色、效果不持久、污染环境等原因，造成抗菌涂料抗菌性能衰减，甚至丧失抗菌性能。
因此，开发一种无需外加抗菌剂而具有良好的抗菌效果的结构型持久抗菌水性环保涂料显得尤为重要，结构型抗菌涂料是将具有抗菌性能的基团通过一定的化学反应，利用化学键将抗菌基团固定在高分子链上的方法，可以有效避免抗菌基团的流失。
发明内容
本发明为了克服物理外加抗菌剂抗菌效果持久性差，易降解，容易洗脱等缺陷，采用一种结构型抗菌水性醇酸树脂为基料，制备一种持久抗菌型水性醇酸涂料；所述的结构型抗菌水性醇酸树脂，其将具有抗菌效果的希夫碱结构通过化学键方式引入醇酸树脂分子结构中，不仅具有醇酸树脂的优点，还具有良好的持久抗菌、抑菌效果，避免抗菌基团的流失，在无需外加杀菌剂的条件下，其涂膜具有持久的抗菌效果。
本发明的目的旨在提供一种持久抗菌型水性醇酸涂料。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种持久抗菌型水性醇酸涂料，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂30.0～60.0％、填料15.0～35.0％、着色剂1.0～15.0％、成膜助剂2.0～6.0％、流平剂0.1～0.5％、分散剂0.3～2.5％、润湿剂0.1～0.6％、消泡剂0.1～0.3％、增稠防沉剂0.3～1.5％、pH调节剂0.1～0.5％、去离子水12.0～40.0％。
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。
所述着色剂为钛白粉、色精、透明颜料、珠光颜料、多角效应颜料、金属颜料或水性色浆中的一种或几种的组合。
所述的流平剂为有机硅流平剂、聚丙烯酸酯类流平剂、氟表面活性剂中的一种或几种的组合。
所述的分散剂为聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、聚醚衍生物、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物及衍生物高分子聚合物分散剂中的一种或几种的组合。
所述的润湿剂为聚氧乙烯烷基醚、聚醚硅氧烷聚合物、炔二醇类聚合物中的一种。
所述的消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、矿物油类消泡剂中的一种或几种的组合。
所述的增稠防沉剂为缔合性聚氨酯增稠剂、羟乙基纤维素、缩二脲增稠剂中的一种或几种的组合。
所述的pH调节剂为AMP-95、氨水、碳酸钠、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种的组合。
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，其制备工艺如下：
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O2；
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，搅拌分散15～20min，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。
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。
本发明制得的持久抗菌型水性醇酸涂料，结合了水性醇酸树脂与希夫碱结构的特性，将希夫碱抗菌基团通过化学键方式固定在醇酸树脂结构上，无需外加抗菌剂，其涂膜具有持久抗菌性。
具体实施方式
本发明结合以下实例对持久抗菌型水性醇酸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
一种持久抗菌型水性醇酸涂料，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂X 36.0份、钛白粉12.0份、硫酸钡5.0份、重钙粉10.0份、高岭土10.0份、流平剂0.3份、分散剂0.5份、润湿剂0.3份、消泡剂0.3份、增稠防沉剂0.3份、成膜助剂3.5份、pH调节剂0.3份、去离子水21.5份；其中，所述的结构型抗菌水性醇酸树脂X为申请的发明专利“一种结构型抗菌水性醇酸树脂及其制备方法”中的实施例4方法制备。
实施例2
一种持久抗菌型水性醇酸涂料，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂Y 42.0份、钛白粉12.0份、硫酸钡8.0份、滑石粉4.0份、硅钙粉3.0份、云母粉5.0份、高岭土6.0份、流平剂0.3份、分散剂0.6份、润湿剂0.4份、消泡剂0.3份、增稠防沉剂0.4份、成膜助剂4.2份、pH调节剂0.3份、去离子水13.5份；其中，所述的结构型抗菌水性醇酸树脂Y为申请的发明专利“一种结构型抗菌水性醇酸树脂及其制备方法”中的实施例5方法制备。
实施例3
一种持久抗菌型水性醇酸涂料，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂Z48.0份、滑石粉8.0份、碳酸钙10.0份、钛白粉8.0份、红色浆4.0份、流平剂0.2份、分散剂1.0份、润湿剂0.3份、消泡剂0.2份、增稠防沉剂0.5份、成膜助剂2.5份、pH调节剂0.3份、去离子水17.0份；其中，所述的结构型抗菌水性醇酸树脂Z为申请的发明专利“一种结构型抗菌水性醇酸树脂及其制备方法”中的实施例6方法制备。
按照相关标准，对本发明的实施例制备的持久抗菌型水性醇酸涂料检测的性能指标如表1所示。
表1持久抗菌型水性醇酸涂料技术指标
对实施例制备的持久抗菌型水性醇酸涂料，按HG/T3950-2007《抗菌涂料》的标准进行抗菌性能测试，其测试结果如表2所示。
表2持久抗菌型水性醇酸涂料抗菌性能测试结果
将本发明实施例中的持久抗菌型水性醇酸涂料与传统的水性抗菌涂料(对比例)按照HG/T3950-2007《抗菌涂料》的标准进行持久抗菌性能测试，受试细菌为大肠杆菌。首先对涂膜进行抗菌性能检测，测试完成后，对涂膜进行2h的超声振荡表面清洗后再进行抗菌性能测试，测试的结果如表3所示。
表3水性涂料持久抗菌性能
项目 对比例 实例1 实例2 实例3
阴性对照样品 1150 1135 1167 1218
未用超声波清洗 4 2 3 3
超声波清洗2h 886 12 11 12
抗菌持久性％ 23.00 98.94 99.05 99.01
注:阴性对照样品指只含培养基、不含抗菌剂的对照样样本。
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 (7)

1.一种持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，按重量百分比计，其组成为：结构型抗菌水性醇酸树脂30.0～60.0％、填料15.0～35.0％、着色剂1.0～15.0％、成膜助剂2.0～6.0％、流平剂0.1～0.5％、分散剂0.3～2.5％、润湿剂0.1～0.6％、消泡剂0.1～0.3％、增稠防沉剂0.3～1.5％、pH调节剂0.1～0.5％、去离子水12.0～40.0％；
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％；其制备工艺如下：
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O2；
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，搅拌分散15～20min，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。
2.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、硅钙粉、高岭土或防锈颜料中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述着色剂为钛白粉、色精、透明颜料、珠光颜料、多角效应颜料、金属颜料或水性色浆中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述的分散剂为聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、聚醚衍生物、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物及衍生物高分子聚合物分散剂中的一种或几种的组合；所述的润湿剂为聚氧乙烯烷基醚、聚醚硅氧烷聚合物、炔二醇类聚合物中的一种；所述的流平剂为有机硅流平剂、聚丙烯酸酯类流平剂、氟表面活性剂中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、矿物油类消泡剂中的一种或几种的组合；所述的增稠防沉剂为缔合性聚氨酯增稠剂、羟乙基纤维素、缩二脲增稠剂中的一种或几种的组合；所述的pH调节剂为AMP-95、氨水、碳酸钠、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，其特征在于：所述的干性植物油为亚麻油﹑桐油、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、马来酸酐中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的持久抗菌型水性醇酸涂料，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。
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