CN108359288A - 一种耐磨耐腐蚀抗菌涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种耐磨耐腐蚀抗菌涂料的制备方法。该方法按相应的重量份称取氮化硅，碳化硅，硅藻土，纳米二氧化钛，二氧化硅气凝胶，改性稀土，异佛尔酮，二丙酮醇，消泡剂，流平剂，改性有机硅树脂，乙二醇丁醚，乙酸丁酯等原料，将所述纳米二氧化钛与改性稀土制备成溶胶，将硅藻土于25‑35摄氏度下在所述溶胶中搅拌15‑33分钟，再与其它原料通过超声振荡混合均匀，混合时间为3‑6小时。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗菌涂料的制备方法，特别涉及一种耐磨耐腐蚀抗菌涂料的制备方法。
背景技术
在日常生活中，家居环境的清洁问题越来越受到人们的重视。而居所中，厨房、卫浴等空间及上述空间所使用产品及放置的各种家用电器及操作面等则无疑是最易受到污染的地方，因上述空间的温度、湿度、酸碱度等发生较为明显的变化，导致使用产品或操作面表面产生粗糙、污损、老化、开裂等问题，细菌及病毒等也更易附着在其上。同时上述空间及产品表面等的清洁也十分困难，当遇有表面损坏严重时，更换也就不可避免且成本高昂。在上述空间及产品等表面使用抗菌涂料则显得经济环保，但以往市场上抗菌涂料由于原料间难以分散均一且性能不稳定，导致经常出现抗菌涂层开裂，或者与被涂覆表面附着力弱导致涂层脱落，或者涂层强度及耐磨性低，导致表面光滑度下降等。上述问题的出现都显著降低了由抗菌涂料形成的涂层的抗菌性及使用寿命等。
发明内容
本发明旨在提供一种具有与被涂覆表面附着力强、抗菌性优良、耐磨耐腐蚀、强度高的易清洁的纳米抗菌涂料及其制备方法。
本发明采用如下的技术方案：a、按重量份称取原料，所述原料按重量份计包括如下组分，氮化硅3-5，碳化硅2-3，硅藻土5-20，纳米二氧化钛25-40，二氧化硅气凝胶3-6份，改性稀土0.5-20，异佛尔酮10-20，二丙酮醇8-16，消泡剂1-3，流平剂1-3，改性有机硅树脂6-12，乙二醇丁醚2-6，乙酸丁酯6-9；所述改性稀土为改性纳米氧化铈和纳米氧化镧，纳米氧化铈和纳米氧化镧重量比为1:0.2，其是采用钛酸酯偶联剂对纳米氧化铈和氧化镧作改性处理，所述改性稀土粒径为30-55nm；b、将所述纳米二氧化钛与改性稀土制备成溶胶，所述溶胶为通过将上述原料均匀分散于溶剂中以形成稳定溶胶，所述溶剂为去离子水；c、将硅藻土于25-35摄氏度下在所述溶胶中搅拌15-33分钟，再与其它原料通过超声振荡混合均匀，混合时间为3-6小时。
本发明进一步优选通过如下方式制备改性稀土，称取一定量的纳米氧化铈和纳米氧化镧放入三口烧瓶中，用10倍于纳米氧化铈和纳米氧化镧的溶剂进行稀释(溶剂可采用去离子水)，向其加入0.5-5％纳米氧化铈质量的钛酸酯偶联剂，充分搅拌1.5-2h，升温至85℃，混合搅拌回流4-5h，再将混合物抽滤、烘干、研磨、过筛，得到改性稀土。
其中优选所述改性有机硅树脂为，将有机硅树脂乳液和二甲基氧烷混合物通过混合研磨后得到，所述二甲基氧烷混合物通式为[(CH3)2SiO]n，其中n＝3,4,5,6。进一步优选所述二甲基氧烷混合物为以下组分：六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)、以及六甲基环三硅氧烷(D3)及或八甲基环四硅氧烷(D4)及或十甲基环五硅氧烷(D5)及或十二甲基环六硅氧烷；本发明进一步优选还可加入其它助剂，如亲和基团高分子聚合物。
本发明还旨在提供一种根据前述制备方法得到的抗菌涂料。
本发明还旨在提供一种根据前述抗菌涂料形成的涂层，其是将所述抗菌涂料通过常规方式涂覆于待涂覆表面，干燥后形成所述涂层。
本发明期望提高产品的抗菌性。本发明是利用二氧化钛所具有的光催化作用，分解附着在由抗菌涂料表面形成的涂层上的有机物，以及杀灭附着在涂层上的细菌。但发明人在实验中发现，单纯利用二氧化钛本身虽然具有抗菌效果可持久性难以保证，随着使用时间的增加抗菌性会减弱。因此发明人在众多尝试后选用掺加稀土来改善上述问题，单一稀土元素掺加并不理想，并进一步采用了复掺稀土，经过大量实验选择所述稀土元素及配比，最终采用改性复合稀土进一步强化二氧化钛的光催化作用以期获得持久的抗菌性，同时可以降低液体、污渍等与涂层表面的附着力，使涂层更易清洁。利用钛酸脂偶联剂改性所述稀土，可以有效改善无机原料与其它有机原料之间的结合性。
本发明还期望提高产品产品与涂覆基体表面的结合力、耐磨耐腐蚀性，及产品表面光洁度降低污渍液体在产品表面的附着力使其更易清洁。发明人大量实验中发现使用纳米级原料可以使原料体系与涂覆基体结合更加紧密，且涂覆基体的材质选择也更为广泛，如陶瓷、金属、板材等；另外还可以使表面光洁度更高并提高产品的抗菌性，且产品的耐腐蚀性也能够得到加强。因此发明人最终采用纳米级粒径的二氧化钛、改性稀土等可以改善产品光学性增强抗菌效果，使原料彼此之间结合紧密密实性增加且表面粗糙度显著降低，在冷热交替等环境下，性能更稳定，耐腐蚀性显著增强。通过加入适量的氮化硅及碳化硅显著提高了产品耐磨耐腐蚀的性能。
本发明还期望提高原料间的粘结性、吸附性及与涂覆基体间的抗剥落性，和产品的稳定均一性。本发明最终选择的硅藻土有利于改善原料的粘结性，同时其具有吸附性，可吸附环境中的有毒有害物质。原料中加入二氧化硅气凝胶有利于提高产品的耐热性，进而有效避免涂层的开裂剥落等。现有技术中在原料中引入纳米原料虽然可能会改善产品的相关性能，但因纳米原料颗粒细小通常会发生不可避免的团聚等问题，而因此导致产品不同部分性能存在缺陷，所以将纳米原料均匀分散在体系内是一个很重要的问题，本发明通过将所述纳米原料通过形成溶胶制成分散体的方式加入到原料体系中，使纳米原料的分散更加均匀一致。氮化硅具有高强度，加入氮化硅后有效改善了产品的耐磨性。改性有机硅树脂具有优良的耐热性绝缘性及耐腐蚀性，复合前述无机纳米材料使涂层产品形成有机整体且韧性较好。为了改善原料间的相容性成模性等，还特别选用加入了异佛尔酮、二丙酮醇等有机材料。
另外，本发明采用的原料包含无机有机原料且粒径尺寸等存在不同，原料选择和对原料体系稳定性影响需要经过大量实验得到，例如当发明人试图引入二氧化硅气凝胶、氮化硅等，不可避免的造成原料体系的变化，直接导致产品性能的变化。而为了寻求更优良及稳定的技术效果，发明人经过大量实验最终选用了所述的原料及配比，因此本发明中所述原料及配比的选择彼此间具有协同性。
本发明有益效果
采用本发明所述技术方案取得了优异的技术效果。本发明所述产品具有良好的抗菌性和吸附性，表面光滑，污渍液体与其表面附着力低易清洁，与涂覆基体结合力强，涂覆基材选择广泛，还具有耐腐蚀老化耐磨抗剥落等优点。
具体实施例
以下为本发明具体实例来进一步描述本发明，但是本发明不仅限于此。
第一步，按以下重量份计来称取原料，氮化硅5，碳化硅3，硅藻土10，纳米二氧化钛30，二氧化硅气凝胶6份，改性稀土100，异佛尔酮10，二丙酮醇16，消泡剂2，流平剂2，改性有机硅树脂10，乙二醇丁醚4，乙酸丁酯7。
其中，所述改性稀土为改性纳米氧化铈和纳米氧化镧，纳米氧化铈和纳米氧化镧重量比为1:0.2，其是采用钛酸酯偶联剂对纳米氧化铈和氧化镧作改性处理，所述改性稀土粒径为30-55nm。在制备改性稀土时，称取一定量的纳米氧化铈和纳米氧化镧放入三口烧瓶中，用10倍于纳米氧化铈和纳米氧化镧的溶剂进行稀释(溶剂可采用去离子水)，向其加入0.5-5％纳米氧化铈质量的钛酸酯偶联剂，充分搅拌1.5-2h，升温至85℃，混合搅拌回流4-5h，再将混合物抽滤、烘干、研磨、过筛，得到改性稀土。
第二步，将所述纳米二氧化钛与改性稀土制备成溶胶，所述溶胶为通过将上述原料均匀分散于溶剂中以形成稳定溶胶，所述溶剂为去离子水。
第三步，将硅藻土于25-35摄氏度下在所述溶胶中搅拌15-33分钟，再与其它原料通过超声振荡混合均匀，混合时间为3-6小时
得到所制备的耐磨耐腐蚀抗菌涂料。
利用盐雾试验来评价根据本发明得到的纳米复合涂层的防腐蚀性能。盐雾试验依据国家标准GB/T 1771-2007进行，采用连续喷雾方式。溶液为5％NaCl(质量百分比)溶液，试验温度为35±2℃。通过高压空气喷涂的方法，将前述耐磨耐腐蚀抗菌涂料涂覆于150mm×75mm×3mm的Q235钢板上，常温干燥7天后进行封边，形成所述涂层，涂层厚度为80±5μm。对钢板表面的涂层进行十字划痕，进行288小时盐雾试验。
本发明说明书及具体实施方式不构成对本发明权利要求的限制，通过常规技术手段的各种变化和改变均应包括在本发明所述的权利要求当中。
Claims (1)
1.一种耐磨耐腐蚀抗菌涂料的制备方法，其特征在于：a、按重量份称取原料，所述原料按重量份计包括如下组分，氮化硅3-5，碳化硅2-3，硅藻土5-20，纳米二氧化钛25-40，二氧化硅气凝胶3-6份，改性稀土0.5-20，异佛尔酮10-20，二丙酮醇8-16，消泡剂1-3，流平剂1-3，改性有机硅树脂6-12，乙二醇丁醚2-6，乙酸丁酯6-9；
所述改性稀土为改性纳米氧化铈和纳米氧化镧，纳米氧化铈和纳米氧化镧重量比为1:0.2，其是采用钛酸酯偶联剂对纳米氧化铈和氧化镧作改性处理，所述改性稀土粒径为30-55nm；
b、将所述纳米二氧化钛与改性稀土制备成溶胶，所述溶胶为通过将上述原料均匀分散于溶剂中以形成稳定溶胶，所述溶剂为去离子水；
c、将硅藻土于25-35摄氏度下在所述溶胶中搅拌15-33分钟，再与其它原料通过超声振荡混合均匀，混合时间为3-6小时。
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| CN107603472A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-19 | 南京惠德机械有限公司 | 一种耐高温防腐蚀发动机盖及其制备方法 |
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