CN109575781A - 一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，由三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂、颜填料、助剂和去离子水组成；其中，所述的三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂多异氰酸酯、多元醇、多元胺类扩链剂、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸、三聚氰胺衍生物、中和剂和乙醇通过反应制得；本发明制得的结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，充分发挥了聚氨酯树脂、三聚氰胺结构以及希夫碱结构的特性，无需外加阻燃剂和抗菌剂；涂膜具有良好的附着力、硬度、丰满度、耐久性、耐化学品性、耐腐蚀性、阻燃性能以及抗菌性能；广泛用于家具、金属、混凝土等表面保护和装饰。

Description

一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料

技术领域

本发明涉及一种阻燃抗菌涂料，尤其涉及到一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，属于水性功能涂料技术领域。

背景技术

现在涂料的使用领域很多，由于经常暴露在大气之中，受到氧气、水分等的侵蚀，容易造成金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等现象，随着人们生活水平的提高，对涂料各方面的要求都有所提高，尤其是对涂料的硬度、防腐蚀性、耐磨性、丰满度、阻燃性、抗菌等性能等方面的要求越来越高，因此需要研究更加进步的涂料以满足人们的需要。

阻燃涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂物体表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂物体耐火极限的一种特种涂料。近年来随着经济的快速发展，消防观念也在逐步提升，除了对建筑做有效的逃生空间规划外，对防火建筑材料的选择也尤为重要，现有的防火涂料在受到高温烘烤时，会产生融化、滴垂或者龟裂剥落等现象，无法提供有效的防火能力。

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，但其有一定缺陷，如：抗菌剂易降解、迁移、使用寿命短等。

中国专利CN103484005A公开了一种新型阻燃涂料，由以下重量份的成分组成：水性聚氨酯60～70、重晶石粉3～8、氢氧化镁5～10、乙酸乙烯酯1～5、氯化钾1～2、膨润土5～10、苯丙乳液5～10。上述发明的阻燃涂料，需外加阻燃剂才能实现阻燃性能。外加的阻燃剂易粉化、不持久。

中国专利CN106065210A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，开发一种无需外加阻燃剂和抗菌剂而具有良好的阻燃抗菌性能的结构型阻燃抗菌涂料显得尤为重要，结构型阻燃抗菌涂料是将具有阻燃抗菌性能的基团通过一定的化学反应，利用化学键将阻燃抗菌基团固定在树脂分子链上，可以有效避免外加阻燃剂和抗菌剂的弊端。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料及其配制方法。

所述的结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，无需外加阻燃剂和抗菌剂，彻底解决阻燃剂和抗菌剂在涂料中分散不均、易沉降，部分阻燃剂与抗菌剂Ph值过高或过低对涂料性能的影响。

为解决上述所述问题，本发明采用具有阻燃抗菌功能的阻燃抗菌树脂作为成膜物质，其通过化学反应将具有阻燃功能的三聚氰胺结构以及具有抗菌性能的希夫碱结构键合于树脂分子结构上。

本发明涉及一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，按重量份计，其基本配方是：三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂55.0～70.0份、颜填料10～30.0份、助剂3.0～10.0份、去离子水10.0～20.0份。

所述的颜填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、膨润土、钛白粉、水性色浆一种或几种的组合。

所述的助剂至少包括润湿剂、乙二醇、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂、成膜助剂的四种或四种以上的组合。

所述的一种三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡、二羟甲基丙酸，加热升温至80～100℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，通入氮气保护，加入三聚氰胺衍生物，滴加多异氰酸酯，0.5～1h滴加完成，升温至80～82℃反应2～2.5h，然后降温至70～75℃反应1.5～2.0h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至50℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应10～15 min，加入计算量水，继续搅拌15 min，在搅拌条件下加入多元胺类扩链剂，高速搅拌分散0.5h，然后加入乙醇，低速搅拌分散1.0h，脱丙酮，即得三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂。

本发明所述的三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂，基于申请的发明专利“三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂及其制备方法”，并作了详细描述。

本发明制得的结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，充分发挥了聚氨酯树脂、三聚氰胺结构以及希夫碱结构的特性，无需外加阻燃剂和抗菌剂；涂膜具有良好的附着力、硬度、丰满度、耐久性、耐化学品性、耐腐蚀性、阻燃性能以及抗菌性能；广泛用于家具、金属、混凝土等表面保护和装饰。

具体实施方式

本发明结合以下实例对一种结构型聚氨酯阻燃抗菌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

一种三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂A，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比依次加入丁二醇2.2份、三羟甲基丙烷0.8份、聚四氢呋喃多元醇9.5份、二月桂酸二丁基锡0.05份、二羟甲基丙酸2.2份，加热升温至80～100℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，通入氮气保护，加入三聚氰胺衍生物3.2份，滴加异佛尔酮二异氰酸酯15.4份，0.5～1h滴加完成，升温至80～82℃反应2～2.5h，然后降温至70～75℃反应1.5～2.0h，加丙酮8.0份降低体系粘度，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至50℃以下，缓慢滴加三乙胺1.65份，继续搅拌反应10～15 min，加入53.0份去离子水，继续搅拌15 min，在搅拌条件下加入乙二胺2.0份，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，然后加入乙醇2.0份，低速搅拌分散1.0h，脱丙酮，即得三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂A。

实施例2

一种三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂B，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入一缩二丙二醇2.0份、三羟甲基丙烷1.4份、聚乙二醇8.0份、二月桂酸二丁基锡0.05份、二羟甲基丙酸2.2份，加热升温至80～100℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，通入氮气保护，加入三聚氰胺衍生物3.8份，滴加六亚甲基二异氰酸酯16.0份，0.5～1h滴加完成，升温至80～82℃反应2～2.5h，然后降温至70～75℃反应1.5～2.0h，加丙酮9.0份降低体系粘度，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至50℃以下，缓慢滴加三乙胺1.65份，继续搅拌反应10～15 min，加入51.0份去离子水，继续搅拌15 min，在搅拌条件下加入乙二胺2.4份，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，然后加入乙醇2.5份，低速搅拌分散1.0h，脱丙酮，即得三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂B。

实施例3

按配方重量比将去离子水13.5份、润湿剂0.5份、分散剂1.0份、消泡剂0.2份投入到搅拌桶中，搅拌均匀；在高速分散下加入硫酸钡10.0份、膨润土5.0份，然后低速搅拌缓慢加入三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂A 65.0份，搅拌20～25 min，再加入成膜助剂4.0份、增稠剂0.2份、pH调节剂0.2份、消泡剂0.1份、流平剂0.3份，搅拌10～15 min，过滤包装。

实施例4

按配方重量比将去离子水11.1份、乙二醇3.0份、润湿剂0.3份、分散剂0.3份、消泡剂0.1份投入到搅拌桶中，搅拌均匀；在高速分散下加入钛白粉8.0份、硫酸钡3.0份，然后低速搅拌缓慢加入三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂B 70.0份，搅拌20～25 min，再加入成膜助剂3.5份、增稠剂0.1份、消泡剂0.1份、流平剂0.3份、pH调节剂0.2份，搅拌10～15 min，过滤包装。

按照相关标准，对本发明的实施例与阻燃涂料、抗菌涂料进行对比，检测的性能指标如表1所示。

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 (4)

1.一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，其特征在于：所述的结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，按重量份计，其组成为：三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂55.0～70.0份、颜填料10～30.0份、助剂3.0～10.0份、去离子水10.0～20.0份。

2.如权利要求1所述的一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，其特征在于：所述的颜填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、膨润土、钛白粉、水性色浆一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的一种结构型聚氨酯阻燃抗菌涂料，其特征在于：所述的助剂至少包括润湿剂、乙二醇、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂、成膜助剂的四种或四种以上的组合。

4.如权利要求1所述的三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂，其特征在于：所述的制备方法，其制备工艺如下：

A、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡、二羟甲基丙酸，加热升温至80～100℃之间真空脱水1.5～2.0h；

B、降温至60～70℃，通入氮气保护，加入三聚氰胺衍生物，滴加多异氰酸酯，0.5～1h滴加完成，升温至80～82℃反应2～2.5h，然后降温至70～75℃反应1.5～2.0h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

C、继续搅拌将温度降至50℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应10～15 min，加入计算量水，继续搅拌15 min，在搅拌条件下加入多元胺类扩链剂，高速搅拌分散0.5h，然后加入乙醇，低速搅拌分散1.0h，脱丙酮，即得三聚氰胺衍生物改性水性聚氨酯阻燃抗菌树脂。