CN110305369A - 一种缓释型天然植物香氛功能涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种缓释型天然植物香氛功能涂料及其制备与应用。本发明以植物精油作为主要活性成分，采用疏水性层状结构纳米材料对植物精油进行包合获得缓释型植物香氛纳米材料，并与乳液，颜填料，助剂及溶剂一起构成缓释型植物香氛功能涂料。能够有效解决植物精油溶解性及挥发稳定性问题并可以有效控制调节涂料颜色，有效使植物精油在涂料中均匀分布，依靠植物精油缓慢地从包合物中释放出来，实现长久地有效地优化室内空气质量的功能。

Description

一种缓释型天然植物香氛功能涂料

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种缓释型天然植物香氛功能涂料。

背景技术

随着当今社会的高速发展，人们对生活舒适度的要求日益提高，对健康环保的居住环境也愈发关注和重视。据相关统计,人类的一生有70％左右的时间是在室内度过的，因此室内空气质量成为人们关注的热点。而已发现的室内空气污染物有300多种，其中对人体容易造成伤害、甚至致癌的就有20多种，极大地威胁着人类的健康生活。近年来，人们愈来愈关注室内空气质量对人们健康的影响，对于装修装饰材料更多地注重其材料的健康性和环保性。对于涂料产品来说，除了涂料的基本装饰性能，消费者愈发关注其环保性能，包括是否含甲醛、VOC等有毒有害物质以及对室内环境空气质量的优化能力。

日常生活中，天然植物精油的使用越来越多，是一种有效地优化室内环境的方法。植物精油可防传染病、对抗细菌、病毒、霉菌、可防发炎，防痉挛，促进细胞新陈代谢及细胞再生功能。某些植物精油能调节内分泌器官，促进荷尔蒙分泌，对人体的生理及心理活动，有积极的效果。例如，薰衣草精油不仅具有止痛、抗抽搐、消炎、抗风湿、抗菌等生理上的功效，还有助眠安抚情绪等心理上的功效；白兰花精油具有降血压，调整心律，镇定及松弛神经等功效；丁香精油有局部麻醉、止痛作用；薄荷精油有清凉、驱风、消炎作用。

采用天然植物香氛物质改善室内空气，提高生活质量，一直是人们的一大诉求。天然植物香氛物质如花瓣及花粉等会由于涂料及环境的PH值等其它因素影响而无法控制颜色，而天然植物精油由于其无法与水相长期稳定互溶，混合物稳定性较差，挥发速度快等缺陷，导致其应用受到一定的限制。因此，急需寻找到一种能够有效解决植物精油溶解性及挥发稳定性问题，并可以控制调节涂料颜色的方法。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种缓释型天然植物香氛功能涂料及其制备与应用。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种缓释型香氛纳米材料，其制备原料包括：植物精油和疏水性层状结构纳米材料。

进一步地，所述植物精油和疏水性层状结构纳米材料之间的重量份数比为1：(1～5)。

再进一步地，所述植物精油和疏水性层状结构纳米材料之间的重量份数比为1：(2～4)。

再进一步地，所述植物精油和疏水性层状结构纳米材料之间的重量份数比为1：3。

进一步地，所述植物精油包合于所述疏水性层状结构的纳米材料中。

进一步地，所述植物精油是指取自于草本植物的花、叶、根、树皮、果实、种子、树脂等，以蒸馏、压榨方式提炼出来的植物特有的芳香物质。

进一步地，所述植物精油可以是单方精油，也可以是复方精油。

进一步地，所述植物精油可以是天然植物精油。

进一步地，所述植物精油选自白兰花精油、杜松精油、薰衣草精油、玫瑰精油、洋甘菊精油、茉莉花精油、迷迭香精油、丁香精油或薄荷精油中的任一种或多种。

所述植物精油可通过市购途径获得，例如可从上海豆蔻化妆品有限公司购买。

为了解决植物精油不能与水相长期稳定互溶的问题，并阻止植物精油的快速释放，通过包合材料对挥发性植物精油的抑制作用达到稳定及缓释目的，选取安全、有效、稳定且经济的包合材料，包合材料选自于一些具有两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构的疏水纳米材料。例如有机改性钠基膨润土。

进一步地，所述有机改性钠基膨润土，由于活性剂的长碳氢链覆盖在膨润土晶片表面，使之形成疏水表面，同时由于进入晶片层间表面活性剂离子的体积效应，增大了晶片层间距，从而生成了一种新的疏水亲油的有机膨润土络合物。

进一步地，所述有机改性钠基膨润土由钠基膨润土进行有机改性后获得。

进一步地，钠基膨润土的有机改性采用有机季铵盐、偶联剂、氨基酸、有机季磷盐、聚合物单体等改性剂进行改性，优选偶联剂和有机季铵盐，鉴于偶联剂改性成本较高，优选有机季铵盐改性，如四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵等，其中最优选四甲基溴化铵。

本发明的第二方面，提供前述缓释型香氛纳米材料的制备方法，包括步骤：采用疏水性层状结构纳米材料对植物精油进行包合。

进一步地，所述方法选自物理吸附法。具体包括如下步骤：

将疏水性层状结构纳米材料，加入到植物精油的醇溶液中，搅拌混合均匀，自然风干，即得缓释型香氛纳米材料。

本发明的第三方面，提供了前述缓释型香氛纳米材料在制备涂料中的用途。

本发明的第四方面，提供一种缓释型香氛功能涂料，其制备原料包括：缓释型香氛纳米材料及涂料用助剂。

进一步地，涂料用助剂选自遮盖物聚合物乳液、耐水环保粘合剂、颜填料、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂、增稠剂、流平剂、防霉剂、杀菌剂、多功能助剂、水中的任一种或多种的组合。

进一步地，缓释型香氛功能涂料，以缓释型香氛功能涂料的总重量为基础计，制备原料的各组分及重量百分比为：

进一步地，所述遮盖聚合物乳液为一类聚合物内部具有中空微孔结构的聚合物乳液，其中空乳胶粒为400～500nm，空腔率为30％～50％(V/V％)，其乳液的壳结构由改性聚苯乙烯、改性聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚丙烯腈的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述遮盖聚合物乳液选自优创E。

进一步地，所述耐水环保粘合剂为不含甲醛、VOC和APEO的水性醋丙乳液、水性乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、水性纯丙乳液、水性苯丙乳液的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述耐水环保粘合剂选自塞拉尼斯1608、陶氏SF-400中、巴斯夫502的一种或多种的组合。

进一步地，所述颜填料为金红石型钛白粉、碳酸钙、高岭土粉、云母粉、赛博亚纳米胶粉(改善涂料触变性、施工性和涂料性能的一种物质)中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述颜填料选自钛白粉996、重钙1250中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述分散剂为不含甲醛、VOC和APEO的阴离子型的聚羧酸钠盐。

进一步地，所述分散剂选自HTK-5040、SN-5040、SN-5027、AKN-2263、WE-D210、P-30中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述润湿剂为不含甲醛、VOC和APEO的特种非离子型烷基醇聚醚。

进一步地，所述润湿剂选自PE-100、SN-992、SN-990、BD-109中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述消泡剂为不含甲醛、VOC和APEO的非离子型矿物油类消泡剂。

进一步地，所述消泡剂选自F111、NXZ、SN TP-39、SN-154、681F、SPA-202、SN-318、SN-1349、SN-345、SN-1340、SN-1410、SN-1350、439、247中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述成膜助剂为不含甲醛、VOC和APEO的成膜助剂。

进一步地，所述成膜助剂选自十二碳醇酯、TEXANOL、丙二醇苯醚、三丙二醇丁醚中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述防冻剂为为不含甲醛、VOC的低碳醇类，如甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述防冻剂选自丙二醇、乙二醇中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述增稠剂为纤维素类，包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述增稠剂选自羟乙基纤维素、SN-636、SN-640、TT-935、ASE-60、AXE-60、AT-06中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述流平剂为为疏水基团改性的非离子型聚氨酯流平剂。

进一步地，所述流平剂选自2020B、SN-612NC、SN-623N、SN-621N、R-2020中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述防霉剂为不含甲醛、VOC和APEO的复合酚类高效广谱抗菌防霉剂。

进一步地，所述防霉剂选自A2W、MFL、OIT、BIC、342中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述杀菌剂为不含甲醛、VOC和APEO的唑啉类进口高效杀菌剂。

进一步地，所述杀菌剂选自HTK-30、LXE、纳米莎87X、DB20、RS中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述多功能助剂为不含甲醛的VOC的低分子量有机胺盐。

进一步地，所述多功能助剂选自AMP-95、ANP-95、万特中的任一种或多种的组合。

进一步地，所述水为去离子水。

本发明第五方面，提供前述涂料的制备方法，包括步骤：将各制备原料按配比混合均匀，即得。

本发明的第六方面，提供前述涂料在建筑材料领域的用途。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明以植物精油作为主要活性成分，采用疏水性层状结构纳米材料对植物精油进行包合获得缓释型植物香氛纳米材料，并与乳液，颜填料及溶剂各类原料一起构成缓释型植物香氛功能涂料。能够有效解决植物精油溶解性及挥发稳定性问题并可以有效控制调节涂料颜色，有效使植物精油在涂料中均匀分布，依靠植物精油缓慢地从包合物中释放出来，实现长久有效地优化室内空气质量的功能。

具体实施方式

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

除非另外说明，本发明中所公开的实验方法、检测方法、制备方法均采用本技术领域常规的技术。

除非特殊说明，本发明各实施例均使用如下原料：

植物精油：可通过市购途径获得，例如可从上海豆蔻化妆品有限公司购买。

实施例1有机改性膨润土的制备

在室温下，称取质量分数为1％的改性剂四甲基溴化铵，加入到500mL的烧杯中，再以200mL的蒸馏水加热搅拌至固体溶解；当水浴稳定在80℃时加入20g的天然钠基膨润土，反应进行1h，冷却至室温，真空抽滤并用蒸馏水洗涤至无Br^-，最后一滴抽滤液滴加到少量AgNO₃溶液中无浅黄色沉淀时，表示无Br^-存在；在120℃下干燥滤饼，最后研磨至200目以上，得到有机改性膨润土。

实施例2缓释型香氛纳米材料的制备

采用物理吸附法制备缓释型香氛纳米材料：

将实施例1获得的有机改性后的钠基膨润土或天然钠基膨润土，加入到含有植物精油的乙醇溶液中，搅拌混合60分钟以上，自然风干，即得稳定的缓释型植物香氛纳米材料。

表1制备方案

表2实验过程参数

实施例3-29缓释型植物香氛功能涂料制备

按照下表3-1、3-2、3-3中的配方，制备缓释型植物香氛功能涂料。

制备方法包括如下步骤：

1)将所述原料组分中的去离子水、分散剂、润湿剂、防冻剂、1/2消泡剂、1/4增稠剂充分搅拌均匀。

2)持续搅拌条件下，在步骤1所得物料中加入钛白粉、1/2增稠剂、填料和实施例2获得的缓释型芳香纳米材料，高速分散，再转入研磨机内研磨，当产品颗粒细度达到18～22um时，停止研磨。

3)在步骤2所得物料中加入防霉剂、杀菌剂、多功能助剂、成膜助剂、1/2消泡剂、流平剂、1/4增稠剂、耐水环保粘合剂和遮盖聚合物乳液，搅拌均匀，过滤，包装，即得缓释型植物香氛功能涂料。

需要说明的是，如下表3-1、3-2、3-3中，采用缓释型芳香纳米材料中所含有的精油的名称来代表具体的缓释型芳香纳米材料种类。例如：缓释型芳香纳米材料这一栏中，如果填写的是薰衣草，意思是表2中采用白兰花精油制备成的缓释型芳香纳米材料。

表3-1

表3-2

表3-3

涂料性能检测

将上述实施例3～29的缓释型植物香氛功能涂料均匀涂刷于20x15cm的水泥纤维板上，并将进行缓释型香氛植物功能涂料的香味持续时间测试。该测试通过气相色谱仪(美国HP6890)对缓释型香氛纳米材料进行分析，计算得出含油率对样品的挥发情况进行表征，测试环境温度为25℃，湿度为50％，测试结果如下表4：

表4

表4的结果表明，缓释型植物香氛功能涂料的植物精油的释放得到有效控制而实现缓慢释放。

比较例1

在玫瑰植物香氛涂料制备中，采用玫瑰花蕊粉末作为香氛来源代替玫瑰精油缓释纳米材料直接加入到涂料制备过程中，其它与实施例12一致，玫瑰花蕊粉末水溶液呈红色，而制得的涂料样品最终颜色呈浅绿色，这是因为天然玫瑰花粉中含有类似于紫色石蕊中的天然酚类物质，在不同的pH环境下会出现不同的颜色，而使涂料的颜色无法按照设计进行调控。由于涂料中添加的纯天然生物质原料，初期其香味的挥发性较强。大约涂刷干燥2周左右，其样板散发的味道已基本散尽。充分说明本发明的缓释型植物香氛功能涂料具有可以有效控制调节涂料颜色的辅助功能。

比较例2

在薰衣草香氛涂料制备过程中，采用薰衣草精油作为香氛来源代替薰衣草精油缓释纳米材料直接加入到涂料制备过程中，其它与实施例3一致，精油和水相涂料无法稳定互溶，存放一段时间后，精油会浮于涂料表面。使用精油制作的香氛型涂料，涂膜外观无异常，颜色无异常。涂刷干燥后，经过2周的自然放置，仍有比较浓郁的香味，香味可以维持6个月左右。充分说明本发明的缓释型植物香氛功能涂料能够有效解决植物精油溶解性问题，有效使植物精油在涂料中均匀分布，实现了植物香氛的缓慢释放。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (18)

1.一种缓释型香氛纳米材料，其制备原料包括：植物精油和疏水性层状结构纳米材料。

2.根据权利要求1所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述植物精油包合于所述疏水性层状结构的纳米材料中。

3.根据权利要求1所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述植物精油和疏水性层状结构纳米材料之间的重量份数比为1：(1～5)，优选为1：(2～4)，再优选为1：3。

4.根据权利要求1所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述植物精油选自白兰花精油、杜松精油、薰衣草精油、玫瑰精油、洋甘菊精油、茉莉花精油、迷迭香精油、丁香精油或薄荷精油中的任一种或多种。

5.根据权利要求1所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述疏水性层结构纳米材料选自具有两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构的疏水纳米材料。

6.根据权利要求1所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述疏水性层结构纳米材料选自有机改性钠基膨润土。

7.根据权利要求6所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述有机改性钠基膨润土由钠基膨润土进行有机改性后获得，所使用的改性剂选自有机季铵盐、偶联剂、氨基酸、有机季磷盐、聚合物单体。

8.根据权利要求7所述的缓释型香氛纳米材料，其特征在于，所述有机季铵盐选自四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵。

9.如权利要求1-8任一项所述缓释型香氛纳米材料的制备方法，包括步骤：采用疏水性层结构纳米材料对植物精油进行包合。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述方法选自物理吸附法。

11.如权利要求1-8任一项所述缓释型香氛纳米材料在制备涂料中的用途。

12.一种缓释型香氛功能涂料，其制备原料包括：如权利要求1-8任一项所述缓释型香氛纳米材料及涂料用各类原料。

13.根据权利要求12所述的涂料，其特征在于，所述涂料用各类原料选自遮盖物聚合物乳液、耐水环保粘合剂、颜填料、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂、增稠剂、流平剂、防霉剂、杀菌剂、多功能助剂、水中的任一种或多种的组合。

14.根据权利要求12所述的涂料，其特征在于，以缓释型香氛功能涂料的总重量为基础计，制备原料的各组分及重量百分比为：遮盖物聚合物乳液 2.0～10％；耐水环保粘合剂20～40％；缓释型香氛纳米材料 0.5～2.0％；颜填料 20～50％；分散剂 0.5～1.2％；润湿剂 0.1～0.5％；消泡剂 0.2～1.0％；成膜助剂 0.2～0.8％；防冻剂 0.3～1.0％；增稠剂0.2～0.6％；流平剂 0.2～0.5％；防霉剂 0.1～0.5％；杀菌剂 0.1～0.5％；多功能助剂0.1～0.4％；水 10～30％。

15.根据权利要求12所述的涂料，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或多项：(1)所述遮盖聚合物乳液为一类聚合物内部具有中空微孔结构的聚合物乳液，其中空乳胶粒为400～500nm，空腔率为30％～50％(V/V％)，其乳液的壳结构由改性聚苯乙烯、改性聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚丙烯腈的一种或两种以上的组合；(2)所述耐水环保粘合剂为不含甲醛、VOC和APEO的水性醋丙乳液、水性乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、水性纯丙乳液、水性苯丙乳液的一种或两种以上的组合；(3)所述颜填料为金红石型钛白粉、碳酸钙、高岭土粉、云母粉、赛博亚纳米胶粉中的一种或两种以上的组合；(4)所述分散剂为不含甲醛、VOC和APEO的阴离子型的聚羧酸钠盐；(5)所述润湿剂为不含甲醛、VOC和APEO的特种非离子型烷基醇聚醚；(6)所述消泡剂为不含甲醛、VOC和APEO的非离子型矿物油类消泡剂；(7)所述成膜助剂为不含甲醛、VOC和APEO的成膜助剂；(8)所述防冻剂为不含甲醛、VOC的低碳醇类；(9)所述增稠剂为纤维素类，包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或两种以上的组合；(10)所述流平剂为为疏水基团改性的非离子型聚氨酯流平剂；(11)所述防霉剂为不含甲醛、VOC和APEO的复合酚类高效广谱抗菌防霉剂；(12)所述杀菌剂为不含甲醛、VOC和APEO的唑啉类进口高效杀菌剂；(13)所述多功能助剂为不含甲醛的VOC的低分子量有机胺盐；(14)所述水为去离子水。

16.根据权利要求13所述的涂料，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或多项：(1)所述遮盖聚合物乳液选自优创E；(2)所述耐水环保粘合剂选自塞拉尼斯1608、陶氏SF-400、巴斯夫502中的一种或多种的组合；(3)所述颜填料选自钛白粉996、重钙1250中的任一种或多种；(4)所述分散剂选自HTK-5040、SN-5040、SN-5027、AKN-2263、WE-D210、P-30中的任一种或多种；(5)所述润湿剂选自PE-100、SN-992、SN-990、BD-109中的任一种或多种的组合；(6)所述消泡剂选自F111、NXZ、SN TP-39、SN-154、681F、SPA-202、SN-318、SN-1349、SN-345、SN-1340、SN-1410、SN-1350、439、247中的任一种或多种的组合；(7)所述成膜助剂选自十二碳醇酯、TEXANOL、丙二醇苯醚、三丙二醇丁醚中的任一种或多种的组合；(8)所述防冻剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇的一种或两种以上的组合；(9)所述增稠剂选自羟乙基纤维素、SN-636、SN-640、TT-935、ASE-60、AXE-60、AT-06中的任一种或多种的组合；(10)所述流平剂选自2020B、SN-612NC、SN-623N、SN-621N、R-2020中的任一种或多种的组合；(11)所述防霉剂选自A2W、MFL、OIT、BIC、342中的任一种或多种的组合；(12)所述杀菌剂选自HTK-30、LXE、纳米莎87X、DB20、RS中的任一种或多种的组合；(13)所述多功能助剂选自AMP-95、ANP-95、万特中的任一种或多种的组合。

17.如权利要求12-16任一项权利要求所述涂料的制备方法，包括步骤：将各制备原料按配比混合均匀即得。

18.如权利要求12-16任一项权利要求所述涂料在建筑材料领域的用途。