CN108359376B - 一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种多功能涂液组合物及其制备方法，特别是涉及一种具有长效抗菌和防眩等多功能的仿陶瓷涂液组合物及其制备方法。所述涂液组合物包括如下重量份的各组分：抗菌粒子1至10份、防眩粒子2至40份、成膜物质20至100份、涂料助剂0.1‑5份、有机溶剂100‑500份。本发明所提供的涂液组合物获得的抗菌防眩涂层具有高硬度、高耐磨、高耐久性、抗菌率、光学性能等特点，满足市场应用要求。

Description

一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种多功能涂液组合物及其制备方法，特别是涉及一种具有长效抗菌和防眩等多功能的仿陶瓷涂液组合物及其制备方法。

背景技术

玻璃作为一种重要的保护面板和显示载体，其被广泛应用在手机屏幕、电脑显示器、汽车后视镜、电视、以及各种仪表面板灯等。但是普通玻璃对入射光线具有高的反射率，在强光照射下具有明显的眩光反射，严重影响了光影显示效果，且强烈的眩光也会导致人视力下降、情绪低落，和心情烦躁等问题。另外一方面，许多触摸屏、显示屏等玻璃面板在使用过程中容易滋生细菌，使得表面容易脏污，同时滋生的细菌也容易传染疾病。因此，玻璃表面的防眩光、抗菌等处理具有广阔的应用前景和价值。

在玻璃成分中引入抗菌的组分是制备抗菌玻璃的常见手段，一般通过烧结成型。由于添加了新的玻璃成分，需要有与之匹配的成分调整和烧结工艺来实现，然而这种抗菌玻璃不具备防眩光功能。玻璃表面可以通过蚀刻、贴防眩膜、涂覆涂层等方式实现其防眩光的功能。玻璃表面涂覆涂层技术大多是采用聚氨酯、丙烯酸等类型的树脂为成膜基料来制备防眩光涂层，也有报道通过在这个体系中进一步添加银颗粒来获得抗菌防眩涂层，但是存在涂层表现为硬度低、耐磨性能差、耐老化性差等问题，加之涂层中的银会随着涂层的磨损而产生脱落，使得涂层抗菌和防眩的耐久性不佳。因此，理化性能佳、具备长效的抗菌防眩功能的涂层鲜见报道。

例如CN107362955A公开了一种抗菌防眩光膜的制备方法，其包含以下步骤：提供抗菌防眩光混合液组合物，所述组合物包含聚氨酯成膜剂、无机纳米颗粒、粘合剂、抗菌颗粒、引发剂、稳定剂和溶剂，所述成膜剂组合物为聚氨酯及其改性化合物；将组合物放置于喷涂设备的药液灌中，对基材表面进行等离子预处理；通过喷涂雾化系统，将所述的混合液组合物喷涂在基材表面；然后通过低温(60℃)干燥成膜。该方法获得的抗菌防眩光膜以有机物为成膜骨架，这就决定了获得的涂层的机械性能、耐磨性、耐候性都会较低，难以满足高耐久高性能方面的应用需求。

CN104845544A公开了一种双结构的抗菌抗眩抗刮保护膜及制备方法，具有抗菌抗眩抗刮的保护功能，避免液晶显示屏上光线的反射而造成的眩光现象。本发明包含有抗眩膜层，抗眩膜层上表面引入强粘接剂层，强粘接剂层上面设有抗菌抗刮膜层，抗菌抗刮膜层上表面引入抗菌抗刮胶层；抗眩膜层下表面引入抗眩处理层。该方法制备工艺复杂，需要进行多层涂覆工艺才能获得所需要的功能，另外，在保护膜的多层涂覆工艺制程中也将不可避免地带来产品良率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种具有长效抗菌防眩的仿陶瓷涂液组合物及其制备方法。

本发明提供的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，所述涂液组合物包括如下重量份的各组分：抗菌粒子1至10份、防眩粒子2至40份、成膜物质20至100份、涂料助剂0.1-5份、有机溶剂100-500份；

其中，抗菌粒子为核-壳型银颗粒；防眩粒子为核-壳型二氧化硅颗粒、核-壳型金属氧化物颗粒中的一种或一种以上混合物；成膜物质为含硅成膜基料。

所述的核-壳型银颗粒由银颗粒为核层、二氧化硅包覆层为内壳层、有机硅包覆层为外壳层组成，其粒径为5-500nm，进一步优选为10-200nm，进一步优选为20-100nm。

所述的核-壳型二氧化硅颗粒由二氧化硅为核层、有机硅包覆层为壳层组成，其粒径为10-1000nm，进一步优选为20-800nm，进一步优选为80-500nm。

所述的核-壳型金属氧化物颗粒由金属氧化物为核层、有机硅包覆层为壳层组成，为氧化铝颗粒、氧化锌颗粒、氧化银颗粒、氧化钛颗粒、氧化锡颗粒、氧化锆颗粒、硫化锌颗粒中的一种或一种以上混合物，其粒径为10-1000nm，进一步优选为20-800nm，进一步优选为80-500nm。

本发明的优选方案之一为所述的含硅成膜基料为有机硅改性环氧树脂、硅树脂、有机硅改性聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的一种或一种以上混合物。

本发明的优选方案之一为所述的涂料助剂至少包括流平剂、润湿剂、消泡剂、分散剂中的一种或一种以上混合物。

本发明的优选方案之一为优选使用的流平剂为：byk330、byk345、byk346、byk348。

本发明的优选方案之一为优选使用的润湿剂为：byk306、byk307、byk310、byk333、byk344。

本发明的优选方案之一为优选使用的消泡剂为：byk065、byk066、byk070、byk080。

本发明的优选方案之一为优选使用的分散剂为：byk103、byk115、byk130。

本发明的优选方案之一为进一步含有含硅改性剂，所述的含硅改性剂与抗菌粒子的质量比例为5-20:100；所述的含硅改性剂与防眩粒子的质量比例为5-20:100。

本发明的优选方案之一为所述的含硅改性剂为kh550、kh560、kh570、kh580、kh602、kh902、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷中的一种或一种以上混合物。

采用上述含硅改性剂对颗粒进行改性处理后，能够提高涂液组合物中各个成分的稳定性，增加界面相容性。

本发明提供的涂层，其防眩功能主要是通过防眩粒子在涂层中对光线的散射作用、以及涂层表面形成的粗糙结构来实现的。本涂层的抗菌功能主要是通过涂层中的银成分对细菌生长、细菌繁殖的抑制作用来实现的。本发明用的银颗粒表面包覆有一层二氧化硅内壳层，能够防止银直接暴露在涂层外面而导致的氧化，也能对银抗菌作用的释放起到缓释作用，提高涂层抗菌效果的耐久性。

本发明用到的二氧化硅包覆银颗粒可以参照诸多公开的文献资料自行制备获得，也可以外购市场相关产品。

本发明用到的粒子材料在成分上属于无机材料，尤其是尺寸较小的时候，其比表面积很大，容易产生团聚，在应用基体中难以分散。在其表面形成有机类的包覆层，得到核-壳型结构是降低其表面能、提高其分散性能的方法之一。基于本涂液组合物体系以含硅成膜基料为成膜物质，为了提高粒子材料在成膜物质中的分散性能，优选采用含硅改性剂对粒子进行改性处理。

本发明的成膜物质特指含硅的成膜基料，和普通的丙烯酸、聚氨酯等以碳碳键为骨架的成膜基料不同，这种成膜基料中包含硅氧键。和碳碳键相比较，硅氧键键能大、强度高、耐紫外老化性能好。利用这种类型的成膜基料获得的涂层具有明显提升的硬度、耐磨性能、耐老化性能。采用这种类型的成膜物质获得的涂层其表面理化性能佳，服役寿命长，使得涂层保持长效的抗菌、防眩等功能。这种含硅的成膜基料可以从市场上相关厂家购买获得，或者参照诸多公开的文献资料自行制备获得。

本发明提供的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物制备方法，其包括如下步骤：

1)抗菌粒子和防眩粒子的分散：核-壳型银颗粒和核-壳型二氧化硅颗粒、核-壳型金属氧化物颗粒利用含硅改性剂在有机溶剂中60-90℃对其进行湿法改性处理4-8h，其中颗粒的浓度为5-15wt％，再经过离心分离、洗涤干燥处理获得抗菌粒子和防眩粒子，将获得的抗菌粒子和防眩粒子再分散于有机溶剂中，获得粒子的分散液；

2)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的粒子分散液与成膜基料、有机溶剂、涂料助剂按比例混合均匀，最终得到长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物。

本发明的优选方案之一为所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、环己酮、丁酮、苯甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、异丁醇、甲苯、丁醇、二甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、碳酸二甲酯、丙二醇乙醚、丙二醇乙醚醋酸酯等一般涂料用有机溶剂中的一种或一种以上混合物。

为了提高抗菌粒子和防眩粒子在有机溶剂中的分散能力，优选采用超声分散的方式，超声分散的时间不低于1h。

涂液组合物可以在基材表面利用喷涂、提拉、滚涂、旋涂等方式进行均匀涂覆应用，再通过烘干、固化获得长效抗菌防眩仿陶瓷涂层。为了达到较佳的效果，推荐采用喷涂的方式进行长效抗菌防眩涂液组合物的涂覆应用，优选采用口径为0.8-2mm口径的喷枪。

本发明相对于现有技术的优异效果包括：

1)利用本发明提供的涂液组合物，可以一次性在基材表面涂覆最终获得具有抗菌防眩等多功能的涂层，制备效率高，制程简单。

2)利用本发明提供的涂液组合物获得的抗菌防眩涂层具有高硬度、高耐磨、高耐久性等特点，满足市场应用要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行解释说明，但本发明不局限于此。

本实施例中用到的二氧化硅包覆银颗粒、二氧化硅、氧化锡、氧化锌、硅树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、涂料助剂、有机溶剂等均为市场采购得到。

实施例1

一种长效抗菌防眩涂液组合物由如下各个组分组成：

抗菌粒子：1份，粒径为20nm

防眩粒子：2份，粒径为80nm

成膜物质：20份，为硅树脂

涂料助剂：0.3份，其中byk333为0.1份、byk080为0.2份

有机溶剂：100份，其中二甲苯75份、醋酸丁酯25份

上述长效抗菌防眩涂液组合物由下述方法制备得到：

1)抗菌粒子和防眩粒子的分散：二氧化硅包覆银颗粒、二氧化硅颗粒按照1:2的质量比添加到丁醇溶剂中，其中颗粒物浓度为5wt％，在酸性条件下利用甲基三甲氧基硅烷对颗粒进行湿法改性处理，其中甲基三甲氧基硅烷与颗粒的质量比为10:100，在90℃下回流8h后再经过离心分离、洗涤干燥处理获得抗菌粒子和防眩粒子，将获得的抗菌粒子和防眩粒子超声再分散于二甲苯溶剂中，获得粒子分散液；

2)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的粒子分散液与硅树脂、二甲苯、乙酸丁酯、涂料助剂混合均匀，最终得到长效抗菌防眩涂液组合物。

为了体现最终应用后涂层的性能，将制备得到的长效抗菌防眩涂液组合物在透明PET基材表面利用喷涂的方式进行均匀涂覆应用，再通过热固化获得抗菌防眩仿陶瓷涂层，涂层的相关性能测试结果见表1。

实施例2

一种长效抗菌防眩涂液组合物由如下各个组分组成：

抗菌粒子：3份，粒径为20nm

防眩粒子：40份，粒径为80nm

成膜物质：100份，为有机硅改性丙烯酸树脂

涂料助剂：5份，其中byk065为2份、byk103为1份、byk345为1份

有机溶剂：500份，其中二甲苯100份、醋酸丁酯100份、异丙醇300份

上述长效抗菌防眩涂液组合物由下述方法制备得到：

1)抗菌粒子和防眩粒子的分散：二氧化硅包覆银颗粒、二氧化硅颗粒、氧化锡颗粒按照3:30:10的质量比添加到乙醇溶剂中，其中颗粒物浓度15wt％，在酸性条件下利用kh570对颗粒进行湿法改性处理，其中kh570与颗粒的质量比为20:100，在60℃下回流8h后再经过离心分离、洗涤干燥处理获得抗菌粒子和防眩粒子，将获得的抗菌粒子和防眩粒子超声再分散于醋酸丁酯溶剂中，获得粒子分散液；

2)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的粒子分散液与有机硅改性丙烯酸树脂、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、涂料助剂混合均匀，最终得到长效抗菌防眩涂液组合物。

为了体现最终应用后涂层的性能，将制备得到的长效抗菌防眩涂液组合物在透明玻璃基材表面利用喷涂的方式进行均匀涂覆应用，再通过热固化获得抗菌防眩仿陶瓷涂层，涂层的相关性能测试结果见表1。

实施例3

一种长效抗菌防眩涂液组合物由如下各个组分组成：

抗菌粒子：2份，粒径为20nm

防眩粒子：15份，粒径为80nm

成膜物质：40份，为硅树脂

涂料助剂：1份，其中byk333为0.3份、byk103为0.3份、byk078为0.4份

有机溶剂：200份，其中丁酮100份、醋酸丁酯50份、异丙醇50份

上述长效抗菌防眩涂液组合物由下述方法制备得到：

3)抗菌粒子和防眩粒子的分散：二氧化硅包覆银颗粒、二氧化硅颗粒按照2:15的质量比添加到乙醇溶剂中，其中颗粒物浓度15wt％，在酸性条件下利用kh570对颗粒进行湿法改性处理，其中kh570与颗粒的质量比为15:100，在60℃下回流8h后再经过离心分离、洗涤干燥处理获得抗菌粒子和防眩粒子，将获得的抗菌粒子和防眩粒子超声再分散于醋酸丁酯溶剂中，获得粒子分散液；

4)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的粒子分散液与硅树脂、丁酮、乙酸丁酯、异丙醇、涂料助剂混合均匀，最终得到长效抗菌防眩涂液组合物。

为了体现最终应用后涂层的性能，将制备得到的长效抗菌防眩涂液组合物在透明玻璃基材表面利用喷涂的方式进行均匀涂覆应用，再通过热固化获得抗菌防眩仿陶瓷涂层，涂层的相关性能测试结果见表1。

对比例1

1)粒子的分散：银颗粒、氧化锌颗粒利用超声分散于乙酸丁酯溶剂中，获得粒子分散液；

2)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的分散液与丙烯酸树脂、丁酮、乙酸丁酯、byk333混合均匀，其中，银颗粒、氧化锌颗粒、有机硅改性丙烯酸树脂的质量比为0.5:15:80，最终得到涂液组合物。

3)涂液组合物的涂覆应用：将步骤2)获得的涂液组合物在电晕处理后的透明玻璃基材表面利用喷涂的方式进行均匀涂覆应用，再通过热固化获得涂层。

实施例4

对实施例1、2、3和对比实施例1所获得的抗菌防眩仿陶瓷涂层进行检测，结果如下：

表1实施例和对比例获得的涂层性能比较

从上述结果可见，本发明所获得的抗菌防眩仿陶瓷涂层具有高硬度、高耐磨、高耐久性、抗菌率、光学性能优异等特点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述涂液组合物包括如下重量份的各组分：抗菌粒子1至10份、防眩粒子2至40份、成膜物质20至100份、涂料助剂0.1-5份、有机溶剂100-500份；

其中，抗菌粒子为核-壳型银颗粒，所述的核-壳型银颗粒由银颗粒为核层、二氧化硅包覆层为内壳层、有机硅包覆层为外壳层组成；防眩粒子为核-壳型二氧化硅颗粒、核-壳型金属氧化物颗粒中的一种或一种以上混合物，所述的核-壳型二氧化硅颗粒由二氧化硅为核层、有机硅包覆层为壳层组成，所述的核-壳型金属氧化物颗粒由金属氧化物为核层、有机硅包覆层为壳层组成；成膜物质为含硅成膜基料。

2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于：所述的核-壳型银颗粒粒径为5-500nm。

3.根据权利要求2所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于：所述的核-壳型银颗粒粒径为10-200nm。

4.根据权利要求2所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于：所述的核-壳型银颗粒粒径为20-100nm。

5.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的核-壳型二氧化硅颗粒粒径为10-1000nm；所述的核-壳型金属氧化物颗粒的金属氧化物为氧化铝颗粒、氧化锌颗粒、氧化银颗粒、氧化钛颗粒、氧化锡颗粒、氧化锆颗粒中的一种或一种以上混合物，其粒径为10-1000nm。

6.根据权利要求5所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的核-壳型二氧化硅颗粒粒径为20-800nm，所述的核-壳型金属氧化物颗粒的粒径为20-800nm。

7.根据权利要求5所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的核-壳型二氧化硅颗粒粒径为80-500nm，所述的核-壳型金属氧化物颗粒的粒径为80-500nm。

8.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的含硅成膜基料为有机硅改性环氧树脂、硅树脂、有机硅改性聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的一种或一种以上混合物。

9.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的涂料助剂至少包括流平剂、润湿剂、消泡剂、分散剂中的一种或一种以上混合物。

10.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，进一步含有含硅改性剂，所述的含硅改性剂与抗菌粒子的质量比例为5-20:100；所述的含硅改性剂与防眩粒子的质量比例为5-20:100。

11.根据权利要求10所述的一种长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物，其特征在于，所述的含硅改性剂为kh550、kh560、kh570、kh580、kh602、kh902、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷中的一种或一种以上混合物。

12.一种根据权利要求10所述的长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物的制备方法，其特征在于，具备包括如下步骤：

1)抗菌粒子和防眩粒子的分散：核-壳型银颗粒和核-壳型二氧化硅颗粒、核-壳型金属氧化物颗粒利用含硅改性剂在有机溶剂中60-90℃对其进行湿法改性处理4-8h，其中颗粒的浓度为5-15wt％，再经过离心分离、洗涤干燥处理获得抗菌粒子和防眩粒子，将获得的抗菌粒子和防眩粒子再分散于有机溶剂中，获得粒子的分散液；

2)涂液组合物的分散和调配：在分散设备中将步骤1)获得的粒子分散液与成膜基料、有机溶剂、涂料助剂按比例混合均匀，最终得到长效抗菌防眩仿陶瓷涂液组合物。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、环己酮、丁酮、苯甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、异丁醇、甲苯、丁醇、二甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、碳酸二甲酯、丙二醇乙醚、丙二醇乙醚醋酸酯中的一种或一种以上混合物。

14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：抗菌粒子和防眩粒子在有机溶剂中的分散，采用超声分散的方式，超声分散的时间不低于1h。