CN109627925A - 一种光固化抗菌涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光固化抗菌涂料，属于涂料技术领域。包括抗菌物质和丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体、引发剂、助剂等。所述抗菌物质为氧化钼、氧化钨、以及它们与其他无机氧化物的复合物。该涂料涂层有优良的杀菌性能和杀菌耐久性，且有很好的附着力，硬度、耐化学性。可广泛用于金属、塑料、水泥、陶瓷等基材的涂装。

Description

一种光固化抗菌涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种紫外光固化抗菌涂料。
背景技术
抗菌性涂料可以在墙面、扶手、制件等表面形成杀菌、抗菌层，能够有效杀灭、遏制致病细菌，阻止致病细菌的滋生与传播。
抗菌涂料中必须有抗菌物质，目前涂料中常用的抗菌物质包括有机抗菌剂、二氧化钛和纳米银等。有机杀菌剂具有高效广谱杀菌性，但是不能保持长久杀菌性，而且对人等生物体也有毒性，二氧化钛杀菌效果明显，而且无毒，但是，二氧化钛依赖紫外光，在没有光的情况下没有杀菌性，二氧化钛在杀菌的同时对载体有一定的分解作用，纳米氧化银近年来广为追捧的杀菌物质，具有广谱高效的杀菌效果，但是，银属于贵金属，制备纳米氧化银的成本更高，纳米颗粒安全性评估研究，纳米颗粒对人体危害性极大。
近年来，以氧化钼作为抗菌物质受到瞩目。氧化钼的杀菌机理与其他抗菌物质完全不同，氧化钼本身没有很强的抗菌性能，但是在氧化钼的存在下可使周边微环境呈酸性，从而抑制、杀灭细菌。氧化钼是一种高效、无毒、长效的抗菌物质，有极好的应用前景。
氧化钼抗菌物质是否能充分发挥作用与载体有很大关系，在涂料中成膜物质的组成与固化工艺均对氧化钼抗菌性能的发挥有至关重要的影响。
CN104479493B公开一种高效抗菌涂料。该涂料以以氧化钼等为抗菌物质，环氧树脂为成膜物质。但是，所述的环氧涂料为双组份，使用不方便，而且固化速度慢，影响应用。
CN201710964686公开一种以氧化钼等为抗菌物质的单组分涂料。虽然较CN104479493B公开的技术使用方便，但是，所述涂料中含有大量溶剂，涂料成型过程中VOC过高。
紫外光固化涂料具有固化温度低、挥发分低、省能源、高效率等优点，具有环保以及节能的优势。
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种快速成型、节能环保的抗菌涂料。
发明内容
本发明的技术方案：一种紫外光固化抗菌涂料，组成包括：包含反应官能团的低聚物10～70份，丙烯酸酯类单体30～50份，抗菌物质0.1～10份，光引发剂及光敏剂1～3份，填料0～50份，溶剂0～5份，分散剂0～2份，流平剂0～1份，消泡剂0～2份，增稠剂0～2份，其他组分0～20份；上述为质量份。
本发明中，包含反应官能团的低聚物可以选自环氧低聚物、聚酯低聚物、聚氨酯低聚物、聚丙烯酸酯低聚物、聚醚低聚物；每种低聚物均有不同的物理性质与机械性能，可根据不同机械性能及物理性质要求，一种或几种混合使用；低聚物相对分子质量300～10,000，优选300～3,000。相对分子质量过大粘度过高不利于涂料施涂，相对分子质量过低不能充分发挥力学等性能。所述的反应官能团优选为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等，为在紫外光照射下能够高效反应；所包含的反应官能团的数量1～6个，优选1.5～2.5个。
本发明中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等；可以为带有单官能团、双官能团、多官能团的丙烯酸酯类单体。具体例子可选自如下：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩丙二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等，上述括号中的甲基为选择性的带甲基的或不带甲基的。上述例子只是丙烯酸酯单体的部分，可以单独或几种混合使用。丙烯酸酯类单体30～50份。
本发明中，抗菌物质为氧化钼或氧化钼的无机复合物、氧化钨或氧化钨的无机复合物。如可以为氧化钼、氧化钼/氧化铝复合物、氧化钼/氧化硅复合物、氧化钼/氧化锆复合物、氧化钼/氧化钨复合物、氧化钼/氧化钛复合物、氧化钨、氧化钨/氧化铝复合物、氧化钨/氧化硅复合物、氧化钨/氧化锆复合物、氧化钨/氧化钛复合物等。抗菌物质含量；0.1～10份，优选3～6份。
本发明中的分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、触变剂为常规的；可选自多家国内外公司市售产品。
本发明涂料中的填料可为二氧化钛、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅等一种或多种。
本发明的溶剂优选：乙酸丁酯、甲苯、乙二醇单甲醚乙酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯；含量：0～5份。
本发明涂料中其他组分选自：邻苯二甲酸酯脂类、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇与丙二醇的共聚物、聚乙烯醇、聚甘油类等。例如：邻苯二甲酸异辛酯、邻苯二甲酸丁酯、聚乙二醇-400，聚乙二醇-800等中的一种或几种。
本发明的涂料制备方法为：分散机械工作下，在丙烯酸酯类单体中加入填料、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、其他组分；加入抗菌物质，同时将带官能团的低聚物溶解在溶剂中，并加入带官能团的低聚物，分散细度到70～0.1微米；最后加入光引发剂，分散出料，避光保存在塑料容器或有内层保护的金属容器内。分散机械采用分散机，或者胶体磨，或者球磨机等，在室温～50℃下工作。
本发明的涂料涂装方式可以喷涂、刷涂、滚涂等。
本发明光固化后形成的涂层通过X射线荧光光谱法(XRF)检测，含有所述抗菌物质的金属元素。
本发明光固化后形成的涂层通过X射线光电子能谱法(XPS)检测，含有所述抗菌物质的元素及氧化态信息。
本发明的涂料涂层杀菌效果评价：
采用滴注法，具体如下：使用109、108、107’CFU/ml浓度含菌溶液，简单测试时候，可使用参考细菌(大肠杆菌或者金黄色葡萄球菌)。
1)抗菌样品准备：在某种介质(瓷片、金属)上喷涂上抗菌涂层，干燥后，取出备用。
2)在培养皿中加上细菌培养备用。
3)试管准备：在试管中放入无菌水。
4)培养皿准备：每个划分为3个区域，用记号笔分别标识上菌液浓度以及菌种的简称。
5)配置不同浓度的菌液：标定菌液浓度后逐步稀释到要求的浓度。
6)从装有不同浓度样品的试管中，用洁净移液器分别取出一滴样品放到培养皿的相应区域。
7)用取样环把上述3个区域中的菌滴均匀涂抹在相应的区域中，然后放置在温度为37度的恒温培养箱中保存培养24小时。
8)重复上述步奏，把细菌溶液采样分别放到相应的培养皿中，直到完成。
9)每隔3或6个小时重复上述步骤，制作培养皿。第一次为初始状态的细菌样品，标识为0，以后分别标识为3、6、9、12。
10)24小时后取出培养皿，拍照存档。
借助上述方法，可直接定性观察杀菌效果。
定量的抗菌性能按照国家标准GB/T 21866-2008测试。
通过测试本发明的涂料具有极强的杀菌性能。
本发明的涂料便于施工、涂层具有优良的杀菌性和持久的抗菌性，同时极强的附着力、耐候性、耐水性、耐久性等。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
沙多玛SR-344(聚乙二醇(400)二丙烯酸酯)11份，沙多玛SR-379(甲基丙烯酸缩水甘油酯)12份，沙多玛SR-351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)17份，沙多玛SR-248(新戊二醇二甲基丙烯酸酯)18份，BASF Pluronic F38(环氧乙烷环氧丙烷共聚物)5份，BYK Additive&Instruments BYK-P 104(分散剂)0.9份，BYK Additive&Instruments BYK-A 530(消泡剂)0.1份，BYK Additive&Instruments BYK 378(流平剂)0.06份，BYK Additive&InstrumentsBYK-410(触变剂)2份，在分散机上分散30min，然后，逐步加入氧化钼4份，分散60min，然后加入沙多玛CN-104(环氧丙烯酸酯)28份，刮板细度小于70微米，调低分散机转速，加入BASFLUCIRIN TPO(引发剂)2份，停止分散，过滤。将涂料均匀刷涂到塑料板上，用上海沪粤明科学仪器有限公司UVA 201照射固化。性能见表1。
实施例2：
沙多玛SR-344(聚乙二醇(400)二丙烯酸酯)8份，沙多玛CN-964(聚氨酯丙烯酸酯)8，沙多玛SR-379(甲基丙烯酸缩水甘油酯)12份，沙多玛SR-351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)17份，沙多玛SR-248(新戊二醇二甲基丙烯酸酯)16份，吐温-80 5份，BYK Additive&Instruments BYK-P 104 0.9份，BYK Additive&Instruments BYK-A 530 0.1份，BYKAdditive&Instruments BYK 3780.06份，BYK Additive&Instruments BYK-410 2份，在分散机上分散30min，然后，逐步加入氧化钼/氧化硅复合物(氧化钼含量20wt％)4份，分散60min，然后加入沙多玛CN-104(环氧丙烯酸酯)25份，刮板细度小于70微米，调低分散机转速，加入BASF LUCIRIN TPO2份，停止分散，过滤。将涂料均匀刷涂到铝板上，用上海沪粤明科学仪器有限公司UVA 201照射固化。性能见表1。
实施例3：
沙多玛SR-344(聚乙二醇(400)二丙烯酸酯)5份，沙多玛SR-379(甲基丙烯酸缩水甘油酯)11份，沙多玛SR-351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)17份，沙多玛SR-248(新戊二醇二甲基丙烯酸酯)10份，BASF HEA(丙烯酸羟乙酯)3份，BASF Pluronic F38(环氧乙烷环氧丙烷共聚物)5份，BYK Additive&Instruments BYK-P104 2份，BYK Additive&InstrumentsBYK-A 530 0.1份，BYK Additive&Instruments BYK 378 0.06份，在分散机上分散30min，然后，逐步加入氧化钼4份，氧化硅20份，分散60min，然后加入沙多玛CN-104(环氧丙烯酸酯)20份，刮板细度小于70微米，调低分散机转速，加入Igracure 184(引发剂)1份，Igracure 1173(引发剂)2份，停止分散，过滤。将涂料均匀刷涂到塑料板上，用上海沪粤明科学仪器有限公司UVA 201照射固化。性能见表1。
实施例4，
用实施例1、实施例2、实施例3制备的漆膜，进行抗菌性实验及力学强度实验，加过见表1。
表1本发明的抗菌涂料的性能
上述有关氧化钼含量测试，由于测试方法对有机聚合材料不敏感，所测试的结果是去除有机聚合材料后的相对含量；*相对含量；**表示由于有金属基材铝信息，所以相对含量比较低。

Claims (10)

1.一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，原料组成包括：包含反应官能团的低聚物10～70份，丙烯酸酯类单体30～50份，抗菌物质0.1～10份，光引发剂及光敏剂1～3份，填料0～50份，溶剂0～5份，分散剂0～2份，流平剂0～1份，消泡剂0～2份，增稠剂0～2份，其他组分0～20份；上述为质量份；抗菌物质为氧化钼或氧化钼的无机复合物、氧化钨或氧化钨的无机复合物；包含反应官能团的低聚物相对分子质量300～10,000，所述的反应官能团在紫外光照射下能够反应；所包含的反应官能团的数量1～6个。
2.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，包含反应官能团的低聚物可以选自环氧低聚物、聚酯低聚物、聚氨酯低聚物、聚丙烯酸酯低聚物、聚醚低聚物中的一种或几种混合使用。
3.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，包含反应官能团的低聚物相对分子量为300～3,000；所包含的反应官能团的数量为1.5～2.5个；所述的反应官能团优选为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基。
4.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯；为带有单官能团、双官能团、多官能团的丙烯酸酯类单体。
5.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，丙烯酸酯类单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩丙二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯中的一种或几种；上述括号中的甲基为选择性的带甲基的或不带甲基的。
6.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，填料为二氧化钛、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
7.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，溶剂选自：乙酸丁酯、甲苯、乙二醇单甲醚乙酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯。
8.按照权利要求1所述的一种紫外光固化抗菌涂料，其特征在于，其他组分选自：邻苯二甲酸酯脂类、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇与丙二醇的共聚物、聚乙烯醇、聚甘油类。
9.制备权利要求1-8任一项所述的一种紫外光固化抗菌涂料的方法，其特征在于，分散机械工作下，在丙烯酸酯类单体中加入填料、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、其他组分；加入抗菌物质，同时将带官能团的低聚物溶解在溶剂中，并加入带官能团的低聚物，分散细度到70～0.1微米；最后加入光引发剂，分散出料，避光保存在塑料容器或有内层保护的金属容器内；分散机械采用分散机，或者胶体磨，或者球磨机，在室温～50℃下工作。
10.权利要求1-8中任一项所述的一种紫外光固化抗菌涂料制备的涂层的验证，其特征在于，涂料光固化后形成的涂层通过X射线荧光光谱法(XRF)检测到含有所述抗菌物质的金属元素。
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CN116082913A (zh) * 2023-01-12 2023-05-09 天津初心莫移科技有限责任公司 氨酯-丙烯酸酯/纳米金属耐磨抗菌涂料及其制备方法

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