CN108659597A - 一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物及其制备方法，该组合物的原料包括硝酸银、柠檬酸钠、8‑喹啉硼酸和气相白炭黑。本发明为白色粉末、无味、无毒、无害；本发明的制备无需高档仪器，投资小，成本低；本发明的制备方法采用常压室温搅拌、混合、储存，制备方法简便；本发明可直接掺杂于固体、膏状等涂料中混合均匀，使用方便，用量小，高效；本发明对涂料的黑曲霉、蝇状青霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、土曲霉、出芽短梗霉等有显著的抑制作用。

Description

一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于室内空气净化涂料技术领域，具体涉及一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物及其制备方法。

背景技术

内墙涂料在全国建筑涂料总量中约占60％，它是量大面广的建筑装饰材料。涂膜有亲水成分和吸水性，同时含有微生物所需的养分，在湿热环境中容易长霉生藻。引起乳液和涂料腐败的主要有革兰氏阴性细菌、大肠产氧菌属和假单胞菌属、铜绿色假单胞菌、大肠杆菌等12种菌属。引起干膜霉变的主要有黄曲霉、黑曲霉等14种菌属。由于建筑结构中湿气积累及其引发的霉菌生长，在建筑墙体表面常常会呈现红、黄或黑色的污点，不仅影响建筑美观，甚至损坏建筑结构(如装饰层脱落、粉化等)，对建筑的使用年限造成严重的威胁。同时，长期接触和吸入霉菌，不仅可引发婴幼儿的肝病，还能引发人们霉菌性肺炎疾病和过敏性疾病等，且眼和鼻咽喉部刺激体征的标化阳性率随着细菌总数接触量的增加而呈现上升趋势。近年，美国知名媒体报道，许多墙体霉菌不仅会释放出过敏物质，引发过敏，有些毒性强的霉菌，更会引起严重的肺部病变，甚至死亡。上述表明，内墙涂料在湿热环境中容易长霉，严重的威胁着人们的身体健康。因此，防霉剂、抑霉剂的开发对维护人们身心健康具有重要意义和科学研究价值。

现有技术中，防霉剂按活性组分分大致有：异噻唑啉酮类、苯并咪唑类、碘炔丙基类、取代芳烃类、二硫代氨基甲酸盐类等。其中，2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮是广谱杀菌，其缺点是水溶性较大，较易被雨水冲刷掉，对皮肤刺激性大；苯并咪唑氨基甲酸甲酯能杀死或抑制大部分霉菌生长，但在相对湿度大的情况下，对毛霉、交链孢霉、根霉细菌和酵母等无效；3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯具有均衡而高效的防霉能力，酸碱稳定性好，其缺点是水溶性较大，可能会造成涂膜变色，价格很贵。最引人注目的是无机金属离子型抗菌防霉剂。人们先后选择沸石、硅灰石、陶瓷、不溶性磷酸盐等与金属离子化学结合力较强的物质作载体，附载银离子制备抗菌剂。在涂料工业常见纳米ZnO和纳米TiO₂光催化性无机抗菌剂。然而，纳米ZnO抗菌性能较弱，四针纳米ZnO晶须和纳米ZnO复合具有良好的抗菌性；纳米TiO₂具有良好的抗菌、净化空气和降解有机物效果，但同时也降解涂料组分，需在紫外光下作用，且分散性与稳定性需要解决。此外，硝酸铵、磷酸氢二钾、氯化钾、硫酸镁、蔗糖、吐温-80、乙醇等对黑曲霉、黄曲霉、绿色木霉、大肠杆菌、枯草杆菌、荧光假单孢杆菌等菌种有一定的抑制作用，可以取代高毒、有机砷和有机锡，但多数适用于外墙涂料与船底防污涂料。因此，新型广谱、高效、安全的防霉剂、抑霉剂研究已成为环保型内墙涂料的研究热点和发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物。

本发明的另一目的在于提供上述组合物的制备方法。

本发明的抑制霉菌机理如下：

霉菌的最佳生长温度在26℃；如果环境湿度大于80％，霉菌在20℃也可迅速繁殖。霉菌侵蚀漆膜以后，会分泌出酶，这些分泌物会进一步分解涂料中的有机成膜物质，成为霉菌生长的营养物质，从而破坏整个涂层。当涂层含有本发明的组合物时，AgNO₃与柠檬酸钠反应生成的柠檬酸银：

柠檬酸银分子中游离的银离子进入菌体内部，破坏了微生物(酶等)细胞的呼吸系统及电子传输系统，引起了活性酶的破坏或氨基酸的坏死；与此同时，细菌、霉菌和病毒接触到银离子时，容易进入微生物体内，引起它们的蛋白质的沉淀及破坏其内部结构，从而杀死细菌、霉菌、和病毒等，有效防止涂层变色、起泡、粉化、脱落。

细胞膜是真菌适应外界环境的安全屏障。当涂层表面接触到细菌、霉菌和病毒时，8-喹啉硼酸(8-QBA)中-OH与细胞膜(Cell)分子中-COOH反应，结果生成8-QBA-Cell产物：

其中，8-QBA分子中N原子和B原子不在同一平面上，N原子上的孤对电子不能向B原子发生转移，B原子的电子处于sp³杂化轨道上。此时，膜的渗透性发生改变，会造成胞内功能蛋白渗出，这将影响细菌、霉菌和病毒的新陈代谢进程，导致细菌、霉菌和病毒的细胞活性下降甚至功能缺失死亡。

本发明的技术方案如下：

一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物，其原料由如下重量百分比的组分组成：

其中，8-喹啉硼酸溶液的溶剂为pH＝7.30～7.40的KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液。

在本发明的一个优选实施方案中，其原料由如下重量百分比的组分组成：

在本发明的一个优选实施方案中，其原料由如下重量百分比的组分组成：

在本发明的一个优选实施方案中，其原料由如下重量百分比的组分组成：

进一步优选的，所述硝酸银溶液的浓度为3×10^-2mol/L。

进一步优选的，所述柠檬酸钠溶液的浓度为1×10^-2mol/L。

进一步优选的，所述8-喹啉硼酸溶液的浓度为1×10^-4mol/L。

进一步优选的，所述KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液的pH＝7.40。

上述组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)在常压室温下，首先将所述硝酸银溶液滴加到所述柠檬酸钠溶液中，白色沉淀立刻出现，配合并搅拌均匀形成溶液，然后以750～850r/min快速搅拌25～35min进行反应；待完全反应后，抽滤，分别用去离子水、乙醇和去离子水依次洗涤并沉淀；最后，将所得沉淀置于39～42℃恒温干燥箱中干燥4～6h，得到白色粉末；

(2)将步骤(1)所得的白色粉末与所述8-喹啉硼酸溶液加入到所述气相白炭黑中，混合均匀，然后置于39～42℃恒温干燥箱中干燥至含水量5wt％，即得。

本发明的有益效果是：

1、本发明为白色粉末、无味、无毒、无害；

2、本发明的制备无需高档仪器，投资小，成本低；

3、本发明的制备方法采用常压室温搅拌、混合、储存，制备方法简便；

4、本发明可直接掺杂于固体、膏状等涂料中混合均匀，使用方便，用量小，高效；

5、本发明对涂料的黑曲霉、蝇状青霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、土曲霉、出芽短梗霉等有显著的抑制作用。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

(1)按如下重量百分比称取各原料组分：

其中，8-喹啉硼酸溶液的溶剂为pH＝7.30～7.40的KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液；

(2)在常压室温下，首先将所述硝酸银溶液滴加到所述柠檬酸钠溶液中，白色沉淀立刻出现，配合并搅拌均匀形成溶液，然后以800r/min快速搅拌30min进行反应；待完全反应后，抽滤，分别用去离子水、乙醇和去离子水依次洗涤并沉淀；最后，将所得沉淀置于40℃恒温干燥箱中干燥5h，得到白色粉末；

(3)将步骤(2)所得的白色粉末与所述8-喹啉硼酸溶液加入到所述气相白炭黑中，混合均匀，然后置于40℃恒温干燥箱中干燥至含水量5wt％，即得所述霉菌抑制组合物，室温储存。

取本实施例制得的霉菌抑制组合物，以5wt％的添加量添加于皓尔宝空气净化材料(涂料)中混合均匀，得干粉涂料。按干粉涂料∶清水为1∶1.2比例，制成漆膜，自然晾干，按HGT 3950-2007标准的检测依据和方法，分析检测组合物对皓尔宝空气净化材料(涂料)的抑制霉菌效果，结果如表1：

表1本实施例制得的霉菌抑制组合物的抑制霉菌效果

实施例2

(1)按如下重量百分比称取各原料组分：

其中，8-喹啉硼酸溶液的溶剂为pH＝7.30～7.40的KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液；

(2)在常压室温下，首先将所述硝酸银溶液滴加到所述柠檬酸钠溶液中，白色沉淀立刻出现，配合并搅拌均匀形成溶液，然后以800r/min快速搅拌30min进行反应；待完全反应后，抽滤，分别用去离子水、乙醇和去离子水依次洗涤并沉淀；最后，将所得沉淀置于40℃恒温干燥箱中干燥5h，得到白色粉末；

(3)将步骤(2)所得的白色粉末与所述8-喹啉硼酸溶液加入到所述气相白炭黑中，混合均匀，然后置于40℃恒温干燥箱中干燥至含水量5wt％，即得所述霉菌抑制组合物，室温储存。

取本实施例制得的霉菌抑制组合物，以5wt％的添加量添加于皓尔宝空气净化材料(涂料)中混合均匀，得干粉涂料。按干粉涂料∶清水为1∶1.2比例，制成漆膜，自然晾干，按HGT 3950-2007标准的检测依据和方法，分析检测组合物对皓尔宝空气净化材料(涂料)的抑制霉菌效果，结果如表2：

表2本实施例制得的霉菌抑制组合物的抑制霉菌效果

实施例3

(1)按如下重量百分比称取各原料组分：

其中，8-喹啉硼酸溶液的溶剂为pH＝7.30～7.40的KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液；

(2)在常压室温下，首先将所述硝酸银溶液滴加到所述柠檬酸钠溶液中，白色沉淀立刻出现，配合并搅拌均匀形成溶液，然后以800r/min快速搅拌30min进行反应；待完全反应后，抽滤，分别用去离子水、乙醇和去离子水依次洗涤并沉淀；最后，将所得沉淀置于40℃恒温干燥箱中干燥5h，得到白色粉末；

(3)将步骤(2)所得的白色粉末与所述8-喹啉硼酸溶液加入到所述气相白炭黑中，混合均匀，然后置于40℃恒温干燥箱中干燥至含水量5wt％，即得所述霉菌抑制组合物，室温储存。

取本实施例制得的霉菌抑制组合物，以5wt％的添加量添加于皓尔宝空气净化材料(涂料)中混合均匀，得干粉涂料。按干粉涂料∶清水为1∶1.2比例，制成漆膜，自然晾干，按HGT 3950-2007标准的检测依据和方法，分析检测组合物对皓尔宝空气净化材料(涂料)的抑制霉菌效果，结果如表3：

表3本实施例制得的霉菌抑制组合物的抑制霉菌效果

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种用于净化空气内墙涂料的霉菌抑制组合物，其特征在于：其原料由如下重量百分比的组分组成：

其中，8-喹啉硼酸溶液的溶剂为pH＝7.30～7.40的KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液。

2.如权利要求1所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：其原料由如下重量百分比的组分组成：

3.如权利要求1所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：其原料由如下重量百分比的组分组成：

4.如权利要求1所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：其原料由如下重量百分比的组分组成：

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：所述硝酸银溶液的浓度为3×10^-2mol/L。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：所述柠檬酸钠溶液的浓度为1×10^-2mol/L。

7.如权利要求1至4中任一权利要求所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：所述8-喹啉硼酸溶液的浓度为1×10^-4mol/L。

8.如权利要求1至4中任一权利要求所述的霉菌抑制组合物，其特征在于：所述KH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液的pH＝7.40。

9.权利要求1至8中任一权利要求所述的霉菌抑制组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在常压室温下，首先将所述硝酸银溶液滴加到所述柠檬酸钠溶液中，白色沉淀立刻出现，配合并搅拌均匀形成溶液，然后以750～850r/min快速搅拌25～35min进行反应；待完全反应后，抽滤，分别用去离子水、乙醇和去离子水依次洗涤并沉淀；最后，将所得沉淀置于39～42℃恒温干燥箱中干燥4～6h，得到白色粉末；

(2)将步骤(1)所得的白色粉末与所述8-喹啉硼酸溶液加入到所述气相白炭黑中，混合均匀，然后置于39～42℃恒温干燥箱中干燥至含水量5wt％，即得。