CN110484030B - 一种除螨防虫水性无机纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种除螨防虫水性无机纳米涂料及其制备方法，该除螨防虫水性无机纳米涂料由除螨防虫剂、羟乙基纤维素、润湿剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、成膜助剂、防冻剂、改性无机纳米硅乳液、流平剂和水配制而成。除螨防虫水性无机纳米涂料主要通过除螨防虫剂与改性无机纳米硅乳液漆膜里的羟基以及胺基形成共价键，涂膜形成除螨防虫药膜达到除螨防虫效果。本发明还包括所述除螨防虫水性无机纳米涂料制备方法。本发明水性无机纳米涂料的制备方法简单，具有除螨防虫、防霉抗菌、耐沾污、高硬耐磨以及抗刮等特点。

Description

一种除螨防虫水性无机纳米涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防虫涂料及其制备方法，具体涉及一种除螨防虫水性无机纳米涂料及其制备方法。

背景技术

长期以来，有机涂料以其良好的装饰性、品种的多样性和低廉的价格取得了广泛的应用。但是由于有机类建筑涂料的主要原材料来源于煤、石油、天然气等天然资源，加工时会产生大量的副产物和挥发性溶剂以及剩余单体，既造成了环境污染，又浪费了大量的资源和能源。

另一方面，室内放置各类家具的地方，会形成许多阴暗角落，这些地方易滋生细菌，给蚊虫、，螨虫等提供栖息场所。普通的涂料涂层经过一两年就可能成为霉菌细菌，螨虫等的栖息地。

CN 109554118A公开了一种抗菌除螨液体硅藻泥内墙涂料及其使用方法，该涂料包括去离子水300份～400份、分散剂1份～2份、润湿剂5份～7份、消泡剂2份～5份、丙二醇10份～15份、增稠剂5份～9份、成膜剂5份～8 份、乳液120份～160份、轻钙140份～160份、滑石粉120份～145份、硅藻土25份～35份、钛白粉40份～60份、石英粉80份～100份以及酰基硫脲类化合物3份～5份。该配方中用到有机溶剂，硅藻土的价格也较高，成本不易控制，其说明书中所述抗菌除螨效果也无实验数据证明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种对环境友好，资源和能源消耗少，除螨防虫时效长，制造成本低，且可防静电，耐擦洗，稳定性好，易施工的除螨防虫水性无机纳米涂料。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，成本低，适宜于工业生产的除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种除螨防虫水性无机纳米涂料，由除螨防虫剂、羟乙基纤维素、润湿剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、成膜助剂、防冻剂、改性无机纳米硅乳液、流平剂和水配制而成。

本发明之除螨防虫水性无机纳米涂料主要通过除螨防虫剂与改性无机纳米硅乳液漆膜里的羟基以及胺基形成共价键，涂膜形成除螨防虫漆膜达到除螨防虫药膜。除螨防虫剂为涂料提供除螨防虫功能。所述羟乙基纤维素为一种非离子型表面活性剂，使颜料、填料等添加剂均匀分散，稳定并提供增稠作用。润湿剂、分散剂对颜料具有卓越的润湿及分散能力，能使固体物料更易被水湿润，体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样，同时提高色彩强度和颜料储存稳定性。在涂料生产时，会卷入空气而形成气泡，在涂料的施工过程中也会产生气泡，消泡剂可以在泡沫未形成阶段或是形成以后渗透进入泡沫弹性膜并且在泡膜中分布，降低表面张力导致薄层破裂。颜料赋予涂料与涂膜众多色彩，提高涂膜的装饰与保护性。填料提高涂料与涂膜的机械性能，并赋予涂料较好的流动性，开罐效果与施工性能，增加涂膜厚度。成膜助剂可以改善涂料的成膜性能，降低涂料的最低成膜温度，提高涂料的耐擦洗性。防冻剂是防止涂料低温时结冰，以保证涂料低温期间的储存稳定性。改性无机纳米乳液是成膜物质，其作用是增强涂膜与底材附着力，同时将分散的颜填料颗粒粘结成为一个整体涂膜；尤其是，研究表明，改性无机纳米乳液与除螨防虫剂搭配，可以有效大幅延长除螨防虫剂的除螨防虫时效。

进一步，各组分优选的重量份为：除螨防虫剂0.5～1.5份、羟乙基纤维素 0.2～0.5份、润湿剂0.1～0.6份、分散剂0.1～0.4份、消泡剂0.3～0.8份、颜料 15～25份、填料15～25份、成膜助剂0.4～0.8份、防冻剂1～3份、改性无机纳米硅乳液25～35份、流平剂0.2～0.6份和水15～25份。本发明原料组分的用量配比合理，除螨防虫剂用量过多则影响漆膜性能，过少则不能达到长效除螨驱虫；若羟乙基纤维素的用量过多，则产品粘度过高，无法施工，若用量过少，则粘度偏低，颜填料产生沉淀，难以搅拌均匀；若润湿剂、分散剂用量过多，则影响涂膜的耐水性能，若用量过少，则会导致颜填料分散不好，降低涂料遮盖力，也会使颜填料产生沉淀结块而无法施工；若消泡剂的用量过多，则成本升高且施工时容易产生缩孔，若用量过低，则消泡效果不好，涂膜有缺陷；若颜填料用量过多，则成本升高，若用量过低，则遮盖力不好；若成膜助剂的用量过多，则成本升高，若用量过低，则成膜效果不好，影响涂膜的使用寿命；若防冻剂的用量过多，则成本升高，若用量过低，则将导致产品0度以下低温储存结冰，无法使用；若改性无机纳米硅乳液的用量过多，则成本升高，若用量过低，则会导致涂膜的耐擦洗性能降低，也会影响涂膜的使用寿命，尤其是会缩短除螨防虫的时效。

进一步，所述除螨防虫水性无机纳米涂料的粘度为76～86KU。

进一步，所述除螨防虫剂优选为薰衣草精油、薄荷精油、除螨杀菌剂按照 (1.5～2.5)∶(0.5～1.5)∶(0.5～1.5)的质量比混配制成；更优选地，所述除螨防虫剂为薰衣草精油、薄荷精油、除螨杀菌剂按照(1.5～2.5)∶(0.5～1.5)∶ (0.5～1.5)的质量比混配制成；所述除螨防虫剂是一种通过植物芬芳驱赶蚊虫等，然后通过除螨杀菌剂达到除螨杀菌的作用。

进一步，所述润湿剂为醇类表面活性剂。

进一步，所述分散剂为丙烯酸铵盐分散剂、羧酸钠盐分散剂或磷酸盐分散剂中的一种或几种。

进一步，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液和矿物油。

进一步，所述颜料为锐钛型钛白粉。

进一步，所述填料为硅藻土、滑石粉、高岭土和重质碳酸钙的混合物。

进一步，所述成膜助剂为醇酯十二、二丙二醇丁醚、乙二醇、二元酸二异丁酯、丙二醇乙醚或丙二醇丁醚中的一种或几种。

进一步，所述防冻剂为乙二醇或丙二醇。

进一步，所述改性无机纳米硅乳液为硅溶胶或硅烷改性硅丙乳液；所述改性无机纳米硅乳液的固含量为30～34％。优选地，采用室温自交联技术合成，不含烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，不添加甲醛和甲醛释放剂，采用独特的技术来降低 VOC，使涂料产品满足严格的VOC限制标准，涂料气味更低；更优选地，所述改性无机纳米硅乳液购于湖南凯斯利新材料有限公司 ，型号为80303-1C。

进一步，所述流平剂为聚氨酯缔合型的化合物；优选地，所述流平剂为市售聚氨酯缔合型的化合物；更优选地，所述流平剂购于上海固本实业有限公司，型号为DSX3220。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水加入配料桶中，边搅拌边加入羟乙基纤维素，搅拌均匀至羟乙基纤维素呈透明无颗粒状的液体；

(2)在步骤(1)所得透明无颗粒状的液体中，加入润湿剂、分散剂和一部分消泡剂，搅拌均匀后，再加入颜料、填料，搅拌均匀后，再研磨分散，得研磨料；

(3)将步骤(2)所得研磨料置于调漆锅中，边搅拌边加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂、剩余部分消泡剂和流平剂，搅拌均匀，即成。

进一步，步骤(1)中，加入羟乙基纤维素的搅拌速度为600～800转/分。若转速过低，则羟乙基纤维素容易结块，分散不开，若转速过高，则容易产生气泡。

进一步，步骤(2)中，所述消泡剂的用量为消泡剂总量的1/3～2/3；消泡剂分成两部分加入的目的是在于，分散阶段加部分消泡剂是消除生产过程中产生的气泡，调浆阶段加入剩余消泡剂是用于消除施工过程中产生的气泡。

进一步，步骤(2)中，所述加入颜料、填料后的搅拌速度为1000～1600 转/分；研磨分散至细度为40～60μm。提高转速是为了更好的分散颜料、填料。

进一步，步骤(3)中，所述加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液的搅拌速度为300～500转/分。降低转速是为了防止乳液破乳。

进一步，步骤(3)中，所述加入改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂，搅拌均匀，用筛网进行过滤。

进一步，所述筛网的目数为80～120目。

本发明的有益效果如下：(1)采用植物精油与除螨杀菌剂复配，对环境无毒无害，通过无机涂料抗菌防霉效果抑制细菌霉菌的生长，当螨虫或者细菌等在接触到也会被除螨杀菌剂杀死，从内而外的防止螨虫细菌的存在与滋生，同时通过植物精油淡淡清香驱赶蚊虫，使其无处藏身，给人们带来干净清洁的卫生环境；相对于有机涂料，具有更加良好的透气性，优良的综合环保性能，并具有优异的防霉抗菌性，而且不产生静电吸引尘埃细菌螨虫；(2)本发明除螨防虫水性无机纳米涂料的粘度为76～86KU，水性、无毒、无味、无污染，符合绿色环保产品标准，且涂膜的使用寿命长，驱虫除螨，抗菌防霉时效长，同时具有优异的耐擦洗性能，抗污效果好，稳定性好，易施工，完全达到GB/T9756～2009优等品“合成树脂乳液内墙涂料”的技术标准；(3)本发明制备方法工艺简单，适宜于工业生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例1～3所使用的除螨防虫剂为薰衣草精油、薄荷精油、除螨杀菌剂按照(1.5～2.5)∶(0.5～1.5)∶(0.5～1.5)的质量比制成；所使用的除螨杀菌剂购于日本大和化学工业株式会社，型号为CBK；所使用的羟乙基纤维素购于韩国三星，型号为B30K；所使用的润湿剂购于科莱恩，型号为LCN407；所使用的分散剂购于南通谦和化工，型号为5040；所使用的消泡剂购于德国科宁公司，型号为NXZ、334；所使用的流平剂购于上海固本实业有限公司，型号为DSX3220；所述使用的改性无机纳米硅乳液购于湖南凯斯利新材料有限公司 ，型号为 80303-1C。

本发明实施例所使用的其他原料或化学试剂，均通过常规商业途径获得。

实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料

实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料中各原料的重量份如表1所示：

表1 实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料各原料的重量份表

注：表中“-”表示未添加；其中，消泡剂NXZ在步骤(2)加入，消泡剂 334在步骤(3)加入。

实施例1除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照表1中实施例1所述各原料重量份，将水加入配料桶中，在700 转/分转速下，边搅拌边加入羟乙基纤维素，搅拌均匀至羟乙基纤维素呈透明无颗粒状的液体；

(2)按照表1中实施例1所述各原料重量份，在步骤(1)所得透明无颗粒状的液体中，加入润湿剂、分散剂和0.2重量份消泡剂，在1200转/分转速下，搅拌均匀后，再加入颜料、填料，搅拌均匀后，再研磨分散至50μm，得研磨料；

(3)按照表1中实施例1所述各原料重量份，将步骤(2)所得研磨料置于调漆锅中，在400转/分转速下，边搅拌边加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂、0.4重量份消泡剂和流平剂，搅拌均匀，即成。

实施例1所制备的除螨防虫水性无机纳米涂料的粘度为78KU，pH值为9。

实施例2除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照表1中实施例2所述各原料重量份，将水加入配料桶中，在600 转/分转速下，边搅拌边加入羟乙基纤维素，搅拌均匀至羟乙基纤维素呈透明无颗粒状的液体；

(2)按照表1中实施例2所述各原料重量份，在步骤(1)所得透明无颗粒状的液体中，加入润湿剂、分散剂和0.15重量份消泡剂，在1000转/分转速下，搅拌均匀后，再加入颜料、填料，搅拌均匀后，再研磨分散至60μm，得研磨料；

(3)按照表1中实施例2所述各原料重量份，将步骤(2)所得研磨料置于调漆锅中，在300转/分转速下，边搅拌边加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂、0.25重量份消泡剂和流平剂，搅拌均匀，即成。

实施例2所制备的除螨防虫水性无机纳米涂料的粘度为82KU，pH值为9.5。

实施例3除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照表1中实施例3所述各原料重量份，将水加入配料桶中，在800 转/分转速下，边搅拌边加入羟乙基纤维素，搅拌均匀至羟乙基纤维素呈透明无颗粒状的液体；

(2)按照表1中实施例3所述各原料重量份，在步骤(1)所得透明无颗粒状的液体中，加入润湿剂、分散剂和0.2重量份消泡剂，在1400转/分转速下，搅拌均匀后，再加入颜料、填料，搅拌均匀后，再研磨分散至40μm，得研磨料；

(3)按照表1中实施例3所述各原料重量份，将步骤(2)所得研磨料置于调漆锅中，在500转/分转速下，边搅拌边加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂、0.5重量份消泡剂和流平剂，搅拌均匀，即成。

实施例3所制备的除螨防虫水性无机纳米涂料的粘度为81KU，pH值为9。

实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料的性能测试

将实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料的性能进行测试，并与相关标准进行对比，结果如表2所示。

表2 实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料性能测试结果与相关标准对比表

由表2可知，实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料水性、无毒、无味、无污染，符合绿色环保产品标准，且涂膜的使用寿命长，抗菌防霉，具有优异的耐擦洗性能，抗污效果好，稳定性好，易施工，其主要性能完全达到GB/T9756～ 2009优等品“合成树脂乳液内墙涂料”的技术标准。

将实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料和市售的抗菌除螨涂料进行除螨防虫效果测试，测试方法如下：

将实施例1～3除螨防虫涂料和市售的抗菌除螨涂料分别按照120g/m²的涂布量涂刷在样板上，涂膜干燥后，将测试样板放置在塑料培养皿(6cm直径× 1.5cm H)的底部，涂膜向上，取7只小培养皿(6cm直径×1.5cm H),其中一只为中心培养皿，其余6只培养皿围绕中心培养皿摆放，并有一处培养皿壁与中心培养皿接触。在培养皿与培养皿接触处用透明胶带粘住，以使螨虫自由爬行。将 7只培养皿摆好后放在粘胶纸板上使其位置得以固定，在中心培养皿中放入试螨不少于1000个，并在周围6只培养皿底间隔各放入面积基本一致的测试样板1～ 3和抗菌除螨涂料样板，同时在测试样板1～3和抗菌除螨涂料样板上面各放入螨虫饲料0.05g。将固定在胶纸板上的试验装置放入一个有盖瓷盘(30cm×20cm ×5cm)中，加入饱和食盐溶液使瓷盘内湿度保持在75％左右，置于(25±1)℃培养箱内培养。过1个月用解剖镜观察并记录测试样板1～3和普通涂料样板上的螨虫数。

表3 实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料和市售的普通涂料除螨效果测试对比表

由表3可知，本发明实施例1～3除螨防虫水性无机纳米涂料相对于CN 109554118A公开的一种抗菌除螨液体硅藻泥内墙涂料具有更长时效明显的除螨防虫效果，特别适合于有除螨防虫需求的家庭、学校、医院及宾馆的室内墙面装饰。

Claims (12)

1.一种除螨防虫水性无机纳米涂料，其特征在于：由除螨防虫剂、羟乙基纤维素、润湿剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、成膜助剂、防冻剂、改性无机纳米硅乳液、流平剂和水配制而成；所述除螨防虫剂为薰衣草精油、薄荷精油、除螨杀菌剂按照（1.5～2.5）∶(0.5～1.5)∶(0.5～1.5)的质量比制成；所述改性无机纳米硅乳液含羟基和胺基；

各组分的重量份为：除螨防虫剂0.5～1.5份、羟乙基纤维素0.2～0.5份、润湿剂0.1～0.6份、分散剂0.1～0.4份、消泡剂0.3～0.8份、颜料15～25份、填料15～25份、成膜助剂0.4～0.8份、防冻剂1～3份、改性无机纳米硅乳液25～35份、流平剂0.2～0.6份和水15～25份；

所述润湿剂为醇类表面活性剂；所述分散剂为丙烯酸铵盐分散剂、羧酸钠盐分散剂或磷酸盐分散剂中的一种或几种；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液和矿物油；所述颜料为锐钛型钛白粉；所述填料为硅藻土、滑石粉、高岭土和重质碳酸钙的混合物；所述成膜助剂为醇酯十二、二丙二醇丁醚、乙二醇、二元酸二异丁酯、丙二醇乙醚或丙二醇丁醚中的一种或几种；所述防冻剂为乙二醇或丙二醇；所述改性无机纳米硅乳液为硅溶胶或硅烷改性硅丙乳液；所述流平剂为聚氨酯缔合型的化合物。

2.一种如权利要求1所述的除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水加入配料桶中，边搅拌边加入羟乙基纤维素，搅拌均匀至羟乙基纤维素呈透明无颗粒状的液体；

（2）在步骤（1）所得透明无颗粒状的液体中，加入润湿剂、分散剂和一部分消泡剂，搅拌均匀后，再加入颜料、填料，搅拌均匀后，再研磨分散，得研磨料；

（3）将步骤（2）所得研磨料置于调漆锅中，边搅拌边加入成膜助剂、防冻剂和改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂、剩余部分消泡剂和流平剂，搅拌均匀，即成。

3.根据权利要求2所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加入羟乙基纤维素的搅拌速度为600～800转/分。

4.根据权利要求2或3所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述一部分消泡剂为消泡剂总量的1/3～2/3；加入颜料、填料后，所述搅拌的速度为1000～1600转/分；研磨分散至细度为40～60μm。

5.根据权利要求2或3所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌速度为300～500转/分。

6.根据权利要求4所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌速度为300～500转/分。

7.根据权利要求2或3所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加入改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂，搅拌均匀，用筛网进行过滤。

8.根据权利要求4所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加入改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂，搅拌均匀，用筛网进行过滤。

9.根据权利要求5所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加入改性无机纳米硅乳液，搅拌均匀，再加入除螨防虫剂，搅拌均匀，用筛网进行过滤。

10.根据权利要求7所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述筛网的目数为80～120目。

11.根据权利要求8所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述筛网的目数为80～120目。

12.根据权利要求9所述除螨防虫水性无机纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述筛网的目数为80～120目。