CN111057445A - 一种植物功能性油性涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种植物功能性油性涂料的制备方法，该油性涂料中添加植物提取物的量为0.1‑5%，具体制备方法包括：改性环氧树脂成膜物乳液的制备、油性分散色浆的制备、多孔凝胶粉末的制备、植物提取物复合颗粒的制备、油性涂料的制备，植物提取物的加入使得涂膜具有天然抑菌性，同时，结合多孔凝胶粉末、分散色浆等成分的结合，会使涂膜抑菌持久性更好，除此之外，油性涂料涂膜的强度及韧性也得到了提升，涂膜拉伸强度为4.0‑5.2MPa，断裂伸长率达到300‑370%，是一种力学性能优异的抗菌涂料。
Description
技术领域
本发明属于油性涂料制备领域，具体涉及一种植物功能性油性涂料的制备方法。
背景技术
涂料属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品，现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重要行业。市场常见的传统油漆(油性涂料)是天然树脂或合成树脂为基料，再加入各种颜料、各种填料、助剂溶剂经机械加工制造而成，油性涂料多用于机械设备及金属制品/构件及管道、地/路面和木器等等的保护及装饰。
抗菌涂料是一类具备抑菌和杀菌性能的新型涂料，随着人们对健康环境的愈加重视，开发抗菌涂料已成为大家关注的课题。抗菌塑料中使用的抗菌粉可归为无机类、有机类和天然类，无机抗菌剂主要是利用银铜锌等金属或其离子具有较强的抗菌能力，有机抗菌剂包括以季铵盐类、双胍类、含氯类盐酸、(异)噻唑类、酚类、吡啶类、咪唑类卤代烷基类、碘化物等等为主成分的抗菌剂，天然抗菌剂主要是具有天然活性成分的抗菌物质。
CN200810228379.6公开一种高耐磨、防静电抗菌涂料，其在抗菌涂料中加入四脚状氧化锌T-ZnO晶须，使得抗菌涂料具有优异的防腐性能及力学性能，但是氧化锌晶须粒子易团聚成块，分散不均匀，影响材料强度及韧性。
CN200810066261.8公开一种纳米银抗菌涂料抗菌剂原液、制备方法及其用途，使用纳米银单质构成的微小纳米级抗菌剂原液，用液态的纳米银原液取代普遍的粉末状抗菌剂，可以提高抗菌剂的分散效果，减少团聚，涂料中纳米银含量为 30-200ppm即可达到优异的灭菌效果，但是该种含银抗菌剂易转变成棕色的氧化银或经紫外线催化还原成黑色单质银，不仅变色，而且降低了其抗菌持久性，限制了其推广使用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种植物功能性油性涂料的制备方法，以实现以下发明目的：
1、提高涂膜强度
2、提高涂膜韧性
3、提高涂膜抑菌持久性
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种植物功能性油性涂料的制备方法，其特征在于，所述油性涂料，植物提取物含量为0.1-5%；
所述植物提取物为艾草提取物、草珊瑚提取物、薰衣草提取物、缬草提取物、海藻提取物地一种或几种，或者是槲皮黄素、水杨酸、大黄素、薄荷醇、薄荷酮、金丝桃苷、富马酸、芳樟醇、咖啡酸、海藻酸钙、海藻酸钠中的一种或多种；
所述植物功能性油性涂料的制备方法，包括：改性环氧树脂成膜物乳液的制备、油性分散色浆的制备、多孔凝胶粉末的制备、植物提取物复合颗粒的制备、油性涂料的制备；
所述改性环氧树脂成膜物乳液的制备，丙烯酰氯的加入量为双酚A型环氧树脂重量的15-25%，反应体系内三乙胺加入量为4.5-5.5wt%，其先在冰水浴中反应1.5-2h，后升至室温继续反应4-6h；
所述改性环氧树脂成膜物乳液的制备，还包括将双酚A型环氧树脂溶解在8-12倍重量的DMF中，升高温度至75-80℃，加入乳酸溶液调节pH至2-3，超声频率为20-40kHz，震荡时间1.5-3h；
所述油性分散色浆的制备，按重量份数计，原材料组成包括：颜料6-10%，醋酸丁酯15-18%，四丁基锡1.5-4%，二氧化钒15-20%，安息香5-10%，木质素磺酸钠2.5-5%，二甲苯20-50%，油氨基油酸酯10-18%；所述颜料，为直接耐晒嫩黄5GL、碱性黄21、酞菁蓝B、直接红23的一种或几种；
所述油性分散色浆的制备，还包括在砂磨机中进行湿法研磨，研磨介质为混合氧化锆微珠，研磨介质与浆料体积比为1：2-3，所述混合氧化锆珠，粒径0.2-0.4mm的占30-40%，粒径1.8-2.0mm的占30-35%，粒径4-6mm的占25-40%；
所述多孔凝胶粉末的制备，包括将正硅酸乙酯溶解于12-15倍重量的乙醇和去离子水溶液中，水解温度为50-55℃；所述乙醇和去离子水的体积比为8-12:1；
所述多孔凝胶粉末的制备，还包括将植物提取物粉末浸入正硅酸乙酯溶胶中，升高温度至80-85℃，至正硅酸乙酯溶胶完全变为凝胶，所述植物提取物的加入量占正硅酸乙酯溶胶重量的1.5-5%；
所述植物提取物复合颗粒的制备，植物提取物与多孔凝胶粉末混合质量比为1:6-9；所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量占总量的10-16%；
所述植物提取物复合颗粒的制备，先以8-10m/sec的转速湿法研磨20-30min，再以2-4m/sec的转速研磨5-8h；
所述油性涂料的制备，按重量份数计，原材料组成包括：改性环氧树脂成膜乳液15-30份、油性分散色浆15-25份、植物提取物复合颗粒12-16份、纳米氧化锌15-18份、硅酸钾5-8份、高岭土6-10份和丙酮17-20份。
采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，制得涂料固化时间较短，涂膜厚度0.7-0.85mm，涂膜表干时间2.5-3h，实干时间12-15h；
2、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，涂料成膜后力学性能优异，涂膜拉伸强度为4.0-5.2MPa，断裂伸长率达到300-370%，抗撕裂强度达到20-24N/mm；
3、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，制得的油性涂料具有天然抑菌成分，抗菌效果好，对常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率可达97.0-99.5%；另外，涂膜中植物提取物分散均匀，成膜300天后进行测试，抑菌率仍可达到93.0-95.8%，涂膜抑菌持久性好；
4、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，制得的油性涂料具有优异的耐磨性能，根据GB/T1768-89的耐磨性测试标准，在500g/1000转的测试条件下，漆膜质量损失2.2-3.5mg/100r；
5、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，制得的油性涂料硬度较高，固化后，根据GB/T6739-2006的测试标准，表面硬度达到5H-6H ；
6、采用本发明植物功能性油性涂料制备方法，制得的油性涂料附着力为1级，耐盐雾可达1000小时。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1一种植物功能性油性涂料的制备方法
所述油性涂料的制备工艺，包括以下步骤：
1、改性环氧树脂成膜物乳液的制备：
将双酚A型环氧树脂溶解在8倍重量的DMF溶剂中，升高温度至75℃，搅拌溶解后，加入乳酸溶液调节pH至2.0，后放入超声波震荡中进行超声反应，超声波频率为20kHz，震荡时间3h；
超声结束，降温至室温条件，向反应体系内滴加4.5wt%三乙胺，在搅拌条件下缓慢加入丙烯酰氯，用冰水浴控制反应温度在5℃，滴加完成后，在冰水浴中继续反应1.5h，后升至室温反应4h，采用TLC进行检测，确定反应终点后，用5wt%乙醇水溶液清洗，后得到改性环氧树脂成膜乳液；
所述丙烯酰氯的加入量为双酚A型环氧树脂重量的15%；
2、油性分散色浆的制备：
所述油性分散色浆，按重量份数计，原材料组成包括：
颜料6%，醋酸丁酯15%，四丁基锡1.5%，二氧化钒20%，安息香5%，木质素磺酸钠2.5%，二甲苯40%，油氨基油酸酯10%；
所述颜料，为直接耐晒嫩黄5GL、碱性黄21、酞菁蓝B、直接红23的一种或几种；
所述油性分散色浆的制备方法，包括以下步骤：
1）按质量比例称取各物料，将颜料、醋酸丁酯、四丁基锡、二氧化钒、安息香、木质素磺酸钠混合备用；
2）称取助溶剂二甲苯，将混合物料加入其中，后加入分散剂油氨基油酸酯，以900r/min的速度高速分散，机械搅拌35-min；
3）后加入到砂磨机中进行湿法研磨80min，研磨中加入研磨介质混合氧化锆微珠，研磨介质与浆料体积比为1：2，研磨结束得到油性分散色浆；
所述混合氧化锆珠，粒径0.2-0.4mm的占30%，粒径1.8-2.0mm的占30%，粒径4-6mm的占40%；
3、多孔凝胶粉末的制备：
首先称取10g正硅酸乙酯，溶解于12倍重量的乙醇和去离子水溶液中，用滴管滴加5滴氨水，在50℃热水浴中加热，使溶液水解成为透明的正硅酸乙酯溶胶；将植物提取物粉末浸入正硅酸乙酯溶胶中，升高温度至80℃，使正硅酸乙酯溶胶完全变为凝胶；将凝胶置于烘箱中，于90℃烘干，即可得到多孔凝胶粉末；
所述乙醇和去离子水的体积比为8:1；
所述植物提取物，是艾草提取物和草珊瑚提取物的混合质量比为1:1.5-2；
所述植物提取物的加入量，占正硅酸乙酯溶胶重量的1.5%；
4、植物提取物复合颗粒的制备
将植物提取物与多孔凝胶粉末按质量比1:6进行混合，后加入聚乙烯吡咯烷酮，转移至砂磨机中以8m/sec的转速进行湿法研磨20min，后再以2m/sec的转速研磨5h，得到植物提取物复合颗粒；
所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量占总量的10%；
5、油性涂料的制备：
将制备的改性环氧树脂成膜乳液、色浆、植物提取物复合颗粒与固化剂、助剂等进行混合，搅拌均匀，即可将制得的油性涂料产品进行涂膜固化；
所述油性涂料，原材料组成，按重量份数计，包括：
改性环氧树脂成膜乳液30份、油性分散色浆15份、植物提取物复合颗粒12份、纳米氧化锌15份、硅酸钾5份、高岭土6份和丙酮17份。
采用实施例1的技术方案制备的植物功能性油性涂料，涂膜表干时间2.5h，实干时间为12h，涂料成膜后，力学性能优异，拉伸强度为4.0MPa，断裂伸长率为370%，抗撕裂强度达到20N/mm；该涂膜层具有天然植物抗菌性，对常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率可达97.0%；另外，涂膜中植物提取物分散均匀，成膜300天后进行测试，抑菌率仍可达到94.2%；除此之外，涂膜耐磨性好，油性涂料附着力为1级，表面硬度达到5H，在500g/1000转的测试条件下，漆膜质量损失3.0mg/100r，耐盐雾可达1000小时。
实施例2一种植物功能性油性涂料的制备方法
所述油性涂料的制备工艺，包括以下步骤：
1、改性环氧树脂成膜物乳液的制备：
将双酚A型环氧树脂溶解在10倍重量的DMF溶剂中，升高温度至75℃，搅拌溶解后，加入乳酸溶液调节pH至2.5，后放入超声波震荡中进行超声反应，超声波频率为20kHz，震荡时间2h；
超声结束，降温至室温条件，向反应体系内滴加5wt%三乙胺，在搅拌条件下缓慢加入丙烯酰氯，用冰水浴控制反应温度在5℃，滴加完成后，在冰水浴中继续反应2h，后升至室温反应6h，采用TLC进行检测，确定反应终点后，用5wt%乙醇水溶液清洗，后得到改性环氧树脂成膜乳液；
所述丙烯酰氯的加入量为双酚A型环氧树脂重量的18.5%；
2、油性分散色浆的制备：
所述油性分散色浆，按重量份数计，原材料组成包括：
颜料8%，醋酸丁酯18%，四丁基锡2%，二氧化钒18%，安息香6%，木质素磺酸钠4%，二甲苯29%，油氨基油酸酯15%；
所述颜料，为直接耐晒嫩黄5GL、碱性黄21、酞菁蓝B、直接红23的一种或几种；
所述油性分散色浆的制备方法，包括以下步骤：
1）按质量比例称取各物料，将颜料、醋酸丁酯、四丁基锡、二氧化钒、安息香、木质素磺酸钠混合备用；
2）称取助溶剂二甲苯，将混合物料加入其中，后加入分散剂油氨基油酸酯，以950r/min的速度高速分散，机械搅拌40min；
3）后加入到砂磨机中进行湿法研磨100min，研磨中加入研磨介质混合氧化锆微珠，研磨介质与浆料体积比为1：2，研磨结束得到油性分散色浆；
所述混合氧化锆珠，粒径0.2-0.4mm的占35%，粒径1.8-2.0mm的占35%，粒径4-6mm的占30%；
3、多孔凝胶粉末的制备：
首先称取10g正硅酸乙酯，溶解于12倍重量的乙醇和去离子水溶液中，用滴管滴加7滴氨水，在55℃热水浴中加热，使溶液水解成为透明的正硅酸乙酯溶胶；将植物提取物粉末浸入正硅酸乙酯溶胶中，升高温度至80℃，使正硅酸乙酯溶胶完全变为凝胶；将凝胶置于烘箱中，于90℃烘干，即可得到多孔凝胶粉末；
所述乙醇和去离子水的体积比为10:1；
所述植物提取物，薰衣草提取物与海藻提取物的质量比为1:1.2-1.6；
所述植物提取物的加入量，占正硅酸乙酯溶胶重量的3.2%；
4、植物提取物复合颗粒的制备
将植物提取物与多孔凝胶粉末按质量比1:8进行混合，后加入聚乙烯吡咯烷酮，转移至砂磨机中以8m/sec的转速进行湿法研磨25min，后再以3m/sec的转速研磨6h，得到植物提取物复合颗粒；
所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量占总量的14%；
5、油性涂料的制备：
将制备的改性环氧树脂成膜乳液、色浆、植物提取物复合颗粒与固化剂、助剂等进行混合，搅拌均匀，即可将制得的油性涂料产品进行涂膜固化；
所述油性涂料，原材料组成，按重量份数计，包括：
改性环氧树脂成膜乳液20份、油性分散色浆20份、植物提取物复合颗粒12份、纳米氧化锌17份、硅酸钾6份、高岭土8份和丙酮17份。
采用实施例2的技术方案制备的植物功能性油性涂料，涂膜表干时间3h，实干时间为15h，涂料成膜后，力学性能优异，拉伸强度为5.2MPa，断裂伸长率为335%，抗撕裂强度达到24N/mm；该涂膜层具有天然植物抗菌性，对常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率可达98.2%；另外，涂膜中植物提取物分散均匀，成膜300天后进行测试，抑菌率仍可达到93.0%；除此之外，涂膜耐磨性好，油性涂料附着力为1级，表面硬度达到5H，在500g/1000转的测试条件下，漆膜质量损失3.5mg/100r，耐盐雾可达1000小时。
实施例3一种植物功能性油性涂料的制备方法
所述油性涂料的制备工艺，包括以下步骤：
1、改性环氧树脂成膜物乳液的制备：
将双酚A型环氧树脂溶解在12倍重量的DMF溶剂中，升高温度至80℃，搅拌溶解后，加入乳酸溶液调节pH至3，后放入超声波震荡中进行超声反应，超声波频率为40kHz，震荡时间3h；
超声结束，降温至室温条件，向反应体系内滴加5.5wt%三乙胺，在搅拌条件下缓慢加入丙烯酰氯，用冰水浴控制反应温度在10℃，滴加完成后，在冰水浴中继续反应2h，后升至室温反应6h，采用TLC进行检测，确定反应终点后，用5wt%乙醇水溶液清洗，后得到改性环氧树脂成膜乳液；
所述丙烯酰氯的加入量为双酚A型环氧树脂重量的25%；
2、油性分散色浆的制备：
所述油性分散色浆，按重量份数计，原材料组成包括：
颜料6%，醋酸丁酯17%，四丁基锡4%，二氧化钒20%，安息香10%，木质素磺酸钠5%，二甲苯20%，油氨基油酸酯18%；
所述颜料，为直接耐晒嫩黄5GL、碱性黄21、酞菁蓝B、直接红23的一种或几种；
所述油性分散色浆的制备方法，包括以下步骤：
1）按质量比例称取各物料，将颜料、醋酸丁酯、四丁基锡、二氧化钒、安息香、木质素磺酸钠混合备用；
2）称取助溶剂二甲苯，将混合物料加入其中，后加入分散剂油氨基油酸酯，以950r/min的速度高速分散，机械搅拌40min；
3）后加入到砂磨机中进行湿法研磨120min，研磨中加入研磨介质混合氧化锆微珠，研磨介质与浆料体积比为1： 3，研磨结束得到油性分散色浆；
所述混合氧化锆珠，粒径0.2-0.4mm的占40%，粒径1.8-2.0mm的占35%，粒径4-6mm的占25%；
3、多孔凝胶粉末的制备：
首先称取10g正硅酸乙酯，溶解于15倍重量的乙醇和去离子水溶液中，用滴管滴加8滴氨水，在55℃热水浴中加热，使溶液水解成为透明的正硅酸乙酯溶胶；将植物提取物粉末浸入正硅酸乙酯溶胶中，升高温度至85℃，使正硅酸乙酯溶胶完全变为凝胶；将凝胶置于烘箱中，于100℃烘干，即可得到多孔凝胶粉末；
所述乙醇和去离子水的体积比为12:1；
所述植物提取物，薰衣草提取物与缬草提取物的质量比为1:2-2.2；
所述植物提取物的加入量，占正硅酸乙酯溶胶重量的5%；
4、植物提取物复合颗粒的制备
将植物提取物与多孔凝胶粉末按质量比1: 9进行混合，后加入聚乙烯吡咯烷酮，转移至砂磨机中以10m/sec的转速进行湿法研磨30min，后再以4m/sec的转速研磨8h，得到植物提取物复合颗粒；
所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量占总量的16%；
5、油性涂料的制备：
将制备的改性环氧树脂成膜乳液、色浆、植物提取物复合颗粒与固化剂、助剂等进行混合，搅拌均匀，即可将制得的油性涂料产品进行涂膜固化；
所述油性涂料，原材料组成，按重量份数计，包括：
改性环氧树脂成膜乳液17份、油性分散色浆15份、植物提取物复合颗粒15份、纳米氧化锌18份、硅酸钾8份、高岭土10份和丙酮17份。
采用实施例3的技术方案制备的植物功能性油性涂料，涂膜表干时间2.5h，实干时间为14h，涂料成膜后，力学性能优异，拉伸强度为4.5MPa，断裂伸长率为300%，抗撕裂强度达到21N/mm；该涂膜层具有天然植物抗菌性，对常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率可达99.5%；另外，涂膜中植物提取物分散均匀，成膜300天后进行测试，抑菌率仍可达到95.8%；除此之外，涂膜耐磨性好，油性涂料附着力为1级，表面硬度达到6H，在500g/1000转的测试条件下，漆膜质量损失2.2mg/100r，耐盐雾可达1000小时。
以上实施例仅为优选实施例，不限于上述列举的植物提取物种类。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.一种植物功能性油性涂料的制备方法，其特征在于，所述油性涂料，植物提取物含量为0.1-5%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物提取物为艾草提取物、草珊瑚提取物、薰衣草提取物、缬草提取物、海藻提取物地一种或几种，或者是槲皮黄素、水杨酸、大黄素、薄荷醇、薄荷酮、金丝桃苷、富马酸、芳樟醇、咖啡酸、海藻酸钙、海藻酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述植物功能性油性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：改性环氧树脂成膜物乳液的制备、油性分散色浆的制备、多孔凝胶粉末的制备、植物提取物复合颗粒的制备、油性涂料的制备；所述改性环氧树脂成膜物乳液的制备，丙烯酰氯的加入量为双酚A型环氧树脂重量的15-25%，其先在冰水浴中反应1.5-2h，后升至室温继续反应4-6h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性环氧树脂成膜物乳液的制备，还包括将双酚A型环氧树脂溶解在8-12倍重量的DMF中，升高温度至75-80℃，加入乳酸溶液调节pH至2-3，超声频率为20-40kHz，震荡时间1.5-3h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔凝胶粉末的制备，包括将正硅酸乙酯溶解于12-15倍重量的乙醇和去离子水溶液中，水解温度为50-55℃；所述乙醇和去离子水的体积比为8-12:1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述多孔凝胶粉末的制备，还包括将植物提取物粉末浸入正硅酸乙酯溶胶中，升高温度至80-85℃，至正硅酸乙酯溶胶完全变为凝胶，所述植物提取物的加入量占正硅酸乙酯溶胶重量的1.5-5%。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述植物提取物复合颗粒的制备，植物提取物与多孔凝胶粉末混合质量比为1:6-9；所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量占总量的10-16%。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述植物提取物复合颗粒的制备，先以8-10m/sec的转速湿法研磨20-30min，再以2-4m/sec的转速研磨5-8h。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述油性分散色浆的制备，按重量份数计，原材料组成包括：颜料6-10%，醋酸丁酯15-18%，四丁基锡1.5-4%，二氧化钒15-20%，安息香5-10%，木质素磺酸钠2.5-5%，二甲苯20-50%，油氨基油酸酯10-18%；所述颜料，为直接耐晒嫩黄5GL、碱性黄21、酞菁蓝B、直接红23的一种或几种。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述油性涂料的制备，按重量份数计，原材料组成包括：改性环氧树脂成膜乳液15-30份、油性分散色浆15-25份、植物提取物复合颗粒12-16份、纳米氧化锌15-18份、硅酸钾5-8份、高岭土6-10份和丙酮17-20份。
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