CN108948987A - 纳米陶瓷抗菌涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种纳米陶瓷抗菌涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：硅氧烷30～45份、水性醇酸树脂乳液6～12份、抗菌纳米粒子5～10份、六钛酸钾晶须8～16份、纳米陶瓷粉末5～10份、纳米珍珠岩12～18份、氧化铝纤维3～6份、分散剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂0.2～1份以及水15～25份；所述纳米陶瓷粉末主要由纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化钛与纳米氧化锌制备得到；所述抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。该涂料不仅抗菌性能优异，而且耐高温性能好。

Description

纳米陶瓷抗菌涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种纳米陶瓷抗菌涂料。
背景技术
涂料，在中国传统名称为油漆，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，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料在人们的生产和生活中应用很多，防火涂料与隔热涂料就是其中一种。
为了抑制细菌的繁殖，各种抗菌涂料应运而生。涂料中所使用的抗菌剂主要有天然抗菌剂、无机抗菌剂和有机抗菌剂。从这三种抗菌剂的综合性能看，无机纳米抗菌剂因其粒径小且对细菌的吸附性好而运用广泛。此外，将纳米粒子应用于涂料中，其特殊的磁、光、电性能及其高强、高韧、耐磨、优良稳定性的性能非常适合作为抗菌涂料。CN1583901A中公开了一种纳米二氧化钛/纳米银涂料及其制备方法：将纳米二氧化钛分散液与纳米银溶液共混，加入成膜剂、润湿分散剂、流平剂和消泡剂，制备得到一种包含纳米二氧化钛和纳米银两种纳米粒子的纳米涂料，该涂料解决了现有涂料耐沾污性差的特点。但采用该共混所制备的纳米涂料中，纳米银极易团聚，影响其持久抗菌性能；另外，该涂料耐高温性能方面比较差，在500℃时开始分解碳化。
发明内容
本发明提出一种纳米陶瓷抗菌涂料，该涂料不仅抗菌性能优异，而且耐高温性能好。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种纳米陶瓷抗菌涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
硅氧烷30～45份、水性醇酸树脂乳液6～12份、抗菌纳米粒子5～10份、六钛酸钾晶须8～16份、纳米陶瓷粉末5～10份、纳米珍珠岩12～18份、氧化铝纤维3～6份、分散剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂0.2～1份以及水15～25份；所述纳米陶瓷粉末主要由纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化钛与纳米氧化锌制备得到；所述抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。
优选地，所述纳米陶瓷粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取纳米氧化锆50～60份、纳米碳化硅20～30份、纳米氮化钛2～5份与纳米氧化锌1～3份；
2)将称重后的配料配制成悬浮液，然后超声搅拌至均匀，再在球磨机上球磨混合均匀，经真空干燥得到原料粉末；
3)将混合好的原料粉末装入石墨模具中，采用热压烧结工艺进行制备，粉碎，即得到纳米陶瓷粉末。
优选地，所述步骤3)的热压烧结温度为1440～1560℃，保温时间为3～10小时。
优选地，所述分散剂选自为月桂醇硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠与甘胆酸钠中的一种或者多种。
优选地，所述增稠剂是甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素和羟甲基纤维素钠中的一种或多种的混合；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液或矿物油。
本发明的纳米陶瓷抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照配方量将分散剂、硅氧烷、水性醇酸树脂乳液、消泡剂加入水中，在300～500r/min的转速下搅拌充分混合；
2)向步骤1)的混合物中加入六钛酸钾晶须、氧化铝纤维、纳米陶瓷粉末与纳米珍珠岩在1000～2000r/min的转速下分散；
3)向步骤2)的分散液中加入增稠剂、抗菌纳米粒子及消泡剂搅拌均匀，即可。
本发明的有益效果：
1)本发明选用主要由纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化钛与纳米氧化锌制备得到纳米陶瓷粉末，一方面使得涂料的涂层具有很强的抗氧化与耐高温性能，另一方面其减少纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子之间的团聚。
2)本发明中钛酸钾晶须的结构为连锁隧道式结构，K+离子居隧道中间，具有较高的稳定性，从而使六钛酸钾晶须具有高温吸音、化学稳定性、绝缘性、反射红外线、优良的防腐性能等。钛酸钾晶须可以与硅氧烷发生枝接，并且改善涂层机械性能，增强涂层在膜厚较大时柔韧性。氧化铝纤维由于其短棒状结构可以相互交错的排列在涂层立体网格中，起到增强体用，其与纳米陶瓷粉末结合极大地满足了涂层在常温和高温下抗挠曲性能，满足热稳定性。
具体实施方式
实施例1
纳米陶瓷粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取纳米氧化锆50份、纳米碳化硅30份、纳米氮化钛2份与纳米氧化锌1份；
2)将称重后的配料配制成悬浮液，然后超声搅拌至均匀，再在球磨机上球磨混合均匀，经真空干燥得到原料粉末；
3)将混合好的原料粉末装入石墨模具中，采用热压烧结工艺进行制备，热压烧结温度为1440℃，保温时间为10小时，粉碎，即得到纳米陶瓷粉末。
实施例2
纳米陶瓷粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取纳米氧化锆60份、纳米碳化硅20份、纳米氮化钛5份与纳米氧化锌3份；
2)将称重后的配料配制成悬浮液，然后超声搅拌至均匀，再在球磨机上球磨混合均匀，经真空干燥得到原料粉末；
3)将混合好的原料粉末装入石墨模具中，采用热压烧结工艺进行制备，热压烧结温度为1560℃，保温时间为3小时，粉碎，即得到纳米陶瓷粉末。
实施例3
一种纳米陶瓷抗菌涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
硅氧烷38份、水性醇酸树脂乳液8份、抗菌纳米粒子7份、六钛酸钾晶须12份、实施例2的纳米陶瓷粉末8份、纳米珍珠岩15份、氧化铝纤维4份、丙烯酸铵盐分散剂2份、甲基纤维素2份、聚二甲基硅氧烷溶液0.6份以及水20份。抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。
实施例4
一种纳米陶瓷抗菌涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
硅氧烷30份、水性醇酸树脂乳液12份、抗菌纳米粒子5份、六钛酸钾晶须8份、实施例1的纳米陶瓷粉末5份、纳米氧化铝12份、纳米珍珠岩12份、氧化铝纤维3份、丙烯酸铵盐分散剂1份、羟乙基纤维素1份、聚二甲基硅氧烷溶液0.2份以及水15份。抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。
实施例5
一种纳米陶瓷抗菌涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
硅氧烷45份、水性醇酸树脂乳液6份、抗菌纳米粒子10份、六钛酸钾晶须16份、实施例2的纳米陶瓷粉末10份、纳米氧化铝6份、纳米珍珠岩18份、氧化铝纤维6份、丙烯酸铵盐分散剂3份、羟甲基纤维素3份、矿物油1份以及水25份。抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。
试验例
将实施例3～5的涂料进行性能检测，结果见表1：
表1实施例3～5的纳米陶瓷抗菌涂料的性能
另外，将实施例3～5提供的涂料涂覆在玻璃上面进行耐温性能测试，涂层厚度为4.0mm，热面温度为600℃，实施例3～5的涂料背面温度为185～190℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：
硅氧烷30～45份、水性醇酸树脂乳液6～12份、抗菌纳米粒子5～10份、六钛酸钾晶须8～16份、纳米陶瓷粉末5～10份、纳米珍珠岩12～18份、氧化铝纤维3～6份、分散剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂0.2～1份以及水15～25份；所述纳米陶瓷粉末主要由纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化钛与纳米氧化锌制备得到；所述抗菌纳米粒子为纳米银粒子与纳米二氧化钛粒子的混合物。
2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，所述纳米陶瓷粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取纳米氧化锆50～60份、纳米碳化硅20～30份、纳米氮化钛2～5份与纳米氧化锌1～3份；
2)将称重后的配料配制成悬浮液，然后超声搅拌至均匀，再在球磨机上球磨混合均匀，经真空干燥得到原料粉末；
3)将混合好的原料粉末装入石墨模具中，采用热压烧结工艺进行制备，粉碎，即得到纳米陶瓷粉末。
3.根据权利要求2所述的纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，所述步骤3)的热压烧结温度为1440～1560℃，保温时间为3～10小时。
4.根据权利要求1所述的纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，所述分散剂选自为月桂醇硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠与甘胆酸钠中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，所述增稠剂是甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素和羟甲基纤维素钠中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求1所述的纳米陶瓷抗菌涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液或矿物油。
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