CN111196691A - 一种抗菌彩砂及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌彩砂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌彩砂及其制备方法，所述彩砂包括：基料、粘结剂及抗菌剂。本发明提供的抗菌彩砂通过对粘结剂和抗菌剂的协同作用实现了高效的抑菌效果。进一步地，通过本发明提供的制备方法，可实现彩砂的低成本制备，并且通过对效果更好的无机粘结剂系搭配长效持久的无机抗菌体系所结合而制备的彩砂，在建筑材料技术领域应用更加广泛。

Description

一种抗菌彩砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及彩砂领域，具体涉及一种抗菌彩砂及其制备方法。
背景技术
目前，彩砂作为一种装饰材料一直以来都是建筑涂料的重要骨料，并且以色彩鲜艳，性能稳定，质感丰富、无毒、环保等优点在建筑材料中占有重要的地位。
随着建筑业的快速发展，个性化的涂料饰面已经成为目前建筑涂料外装的主流，如质感涂料，仿砖涂料，仿石涂料，多彩涂料等。目前，生产真石漆的原材料彩砂为天然彩砂，随着环保政策对于矿源的严格要求，天然彩砂的供应越来越受限。同时，天然彩砂由于从自然界中直接破碎，所以大多数色泽混沌，强度差，容易粉化，而那些色泽鲜艳的天然彩砂，数量较少，且价格昂贵，局限性大。人造彩砂由石英砂着色而成，色泽多样、丰富、色彩鲜艳，颜色一致，粒度均匀硬度高，耐久性好，已逐渐成为生产现代真石漆涂料的首选材料。
人工彩砂的制造工艺现在已经非常成熟，但是现在的彩砂仅限于装饰功能，如何研制出一种具有特殊功能的彩砂一直是现在建筑材料技术领域亟待解决的问题。CN107903048A公开了一种防霉抗菌陶晶彩砂及其制备方法，通过其提供的制备方法所得到的彩砂不仅具有一般人造彩砂的装饰性外，还具有防霉抗菌的作用，但是其制备过程较为复杂，而且制备过程还需要进行高温煅烧，能耗大，对环境不友好；进一步地，该彩砂仅是针对防霉，并没有解决其他有害菌类会产生的问题。CN109776008A公开了一种红色系列抗菌彩砂的制备方法，该方法具有原料来源广，工艺简单的优点，红色系列染色抗菌彩砂产品具有抗老化强，不易褪色，色泽鲜艳，质感强，抗菌率高的优点，并且重质碳酸钙表面染色制备红色系列抗菌彩砂工艺可控，色差可控。但是其抗菌只针对大肠杆菌和葡萄球菌，所针对的范围仍较窄。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗菌彩砂及其制备方法，本发明提供的抗菌彩砂通过对粘结剂和抗菌剂的协同作用实现了高效的抑菌效果。进一步地，通过本发明提供的制备方法，可实现彩砂的低成本制备，并且通过对效果更好的无机粘结剂系搭配长效持久的无机抗菌体系所结合而制备的彩砂，在建筑材料技术领域应用更加广泛。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种抗菌彩砂，所述彩砂包括：基料、粘结剂及抗菌剂。
本发明提供的抗菌彩砂通过对粘结剂和抗菌剂的协同作用实现了高效的抑菌效果。进一步地，通过对效果更好的无机粘结剂系搭配长效持久的无机抗菌体系所结合而制备的彩砂，在建筑材料技术领域应用更加广泛。
作为本发明优选的技术方案，所述彩砂中粘结剂的含量为基料质量的2-5％，例如可以是2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述彩砂中抗菌剂的含量为基料质量的1-5％，例如可以是1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述彩砂中粘结剂的含量为基料质量的3-4.2％。
优选地，所述彩砂中抗菌剂的含量为基料质量的2-3.5％。
作为本发明优选的技术方案，所述基料包括石英砂和/或钙砂。
优选地，所述基料的粒度为10-200目，例如可以是10目、20目、30目、40目、50目、60目、70目、80目、90目、100目、110目、120目、130目、140目、150目、160目、180目、190目或200目等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述粘结剂包括水玻璃。
所述水玻璃的模数为2-2.5，例如可以是2、2.02、2.04、2.06、2.08、2.1、2.12、2.14、2.16、2.18、2.2、2.22、2.24、2.26、2.28、2.3、2.32、2.34、2.36、2.38、2.4、2.42、2.44、2.46、2.48或2.5等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述抗菌剂包括无机抗菌剂。
优选地，所述无机抗菌剂包括二氧化钛基光催化无机抗菌剂、氧化锌基光催化无机抗菌剂、氧化锌无机抗菌剂、氧化铜无机抗菌剂或碳酸锂无机抗菌剂中的1种或至少2种的组合。
但不限于所列举的无机催化剂，其他符合要求的催化剂也可以。
作为本发明优选的技术方案，所述抗菌彩砂还包括着色剂。
优选地，所述着色剂包括无机色粉。
优选地，所述着色剂的含量为基料质量的0.2-1.2％，例如可以是0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、1％、1.05％、1.1％、1.15％或1.2％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料进行热处理，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
作为本发明优选的技术方案，所述热处理的温度为150-200℃，例如150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃、162℃、164℃、166℃、168℃、170℃、172℃、174℃、176℃、178℃、180℃、182℃、184℃、186℃、188℃、190℃、192℃、194℃、196℃、198℃或200℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
所述热处理的时间为10-60min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min、50min、52min、54min、56min、58min或60min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在120-200℃下进行热处理10-60min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的抗菌彩砂通过对粘结剂和抗菌剂的协同作用实现了高效的抑菌效果。进一步地，通过本发明提供的制备方法，可实现彩砂的低成本制备，并且通过对效果更好的无机粘结剂系搭配长效持久的无机抗菌体系所结合而制备的彩砂，在建筑材料技术领域应用更加广泛。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括石英砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为石英砂质量的2％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为石英砂质量的1.8％；所述石英砂的粒度为100目；所述水玻璃的模数为2.42；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在200℃下进行热处理52min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例2
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括钙砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为钙砂质量的5％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为钙砂质量的1％；所述钙砂的粒度为200目；所述水玻璃的模数为2.2；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在160℃下进行热处理44min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例3
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括石英砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为石英砂质量的2.6％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为石英砂质量的5％；所述石英砂的粒度为160目；所述水玻璃的模数为2.5；所述抗菌彩砂还包括着色剂；所述着色剂包括无机红色粉；所述着色剂的含量为石英砂质量的1％；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在194℃下进行热处理10min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例4
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括钙砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为钙砂质量的4.6％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为钙砂质量的2.4％；所述钙砂的粒度为10目；所述水玻璃的模数为2；所述抗菌彩砂还包括着色剂；所述着色剂包括无机黄色粉；所述着色剂的含量为石英砂质量的1.2％；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在168℃下进行热处理36min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例5
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括石英砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为石英砂质量的3.4％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为石英砂质量的4.4％；所述石英砂的粒度为50目；所述水玻璃的模数为2.08；所述抗菌彩砂还包括着色剂；所述着色剂包括无机蓝色粉；所述着色剂的含量为石英砂质量的0.6％；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在150℃下进行热处理60min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例6
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括石英砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为石英砂质量的4％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为石英砂质量的3.8％；所述石英砂的粒度为130目；所述水玻璃的模数为2.36；所述抗菌彩砂还包括着色剂；所述着色剂包括无机黄色粉；所述着色剂的含量为石英砂质量的0.2％；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在180℃下进行热处理20min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例7
本实施例提供一种抗菌彩砂，所述彩砂包括石英砂(基料)、水玻璃(粘结剂)及二氧化钛基光催化无机抗菌剂；所述水玻璃的含量为石英砂质量的3.8％；所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂的含量为石英砂质量的3.2％；所述石英砂的粒度为70目；所述水玻璃的模数为2.28；所述抗菌彩砂还包括着色剂；所述着色剂包括无机黄色粉；所述着色剂的含量为石英砂质量的0.4％；
上述抗菌彩砂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在180℃下进行热处理28min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
对上述彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例8
与实施例2的区别仅在于所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂替换为等量的氧化锌基光催化无机抗菌剂；
对所得彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例9
与实施例2的区别仅在于所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂替换为等量的氧化铜无机抗菌剂；
对所得彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
实施例10
与实施例2的区别仅在于所述二氧化钛基光催化无机抗菌剂替换为等量的碳酸锂无机抗菌剂；
对所得彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
对比例1
与实施例2的区别仅在于没有添加粘结剂；
对所得彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
对比例2
与实施例2的区别仅在于没有添加抗菌剂；
对所得彩砂进行抗菌性能测试，具体结果详见表1。
上述实施例和对比中的抗菌性能测试采用细菌挑战测试，该方法参照International Biodeterioration Research Group-IBRG Test Method IBRG P00/009.1国际生物降解研究组–IBRG检测方法BRGP00/009.1，目的在于评估在潮湿环境下产品和原料受微生物攻击下的抵抗力，这是一个模拟极度污染的恶劣环境来评估抗菌能力。具体步骤如下：将彩砂与丙烯酸乳液混合制成涂料，取50g样品，在36±1摄氏度下接种悬浮测试微生物体，根据ASTM D2574的标准测试方法，接种的测试皿ASTM包含绿浓杆菌，金黄色酿脓葡萄球菌，产气肠杆菌，大肠杆菌，起始的微生物注入量：106cfu/g，取第1、7、14及21天测试菌落数量。
表1实施例和对比例中彩砂的抗菌性能测试
Figure BDA0002362522470000091
Figure BDA0002362522470000101
综合上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的抗菌彩砂通过粘结剂和抗菌剂简单协同作用具有优异的抑菌性能，可实现对多种细菌的抑制。进一步地，通过本发明提供的制备方法，可实现彩砂的低成本制备，并且通过对效果更好的无机粘结剂系搭配长效持久的无机抗菌体系所结合而制备的彩砂，在建筑材料技术领域应用更加广泛。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种抗菌彩砂，其特征在于，所述彩砂包括：基料、粘结剂及抗菌剂。
2.如权利要求1所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述彩砂中粘结剂的含量为基料质量的2-5％；
优选地，所述彩砂中抗菌剂的含量为基料质量的1-5％。
3.如权利要求1或2所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述彩砂中粘结剂的含量为基料质量的3-4.2％；
优选地，所述彩砂中抗菌剂的含量为基料质量的2-3.5％。
4.如权利要求1-3任一项所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述基料包括石英砂和/或钙砂；
优选地，所述基料的粒度为10-200目。
5.如权利要求1-4任一项所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述粘结剂包括水玻璃；
所述水玻璃的模数为2-2.5。
6.如权利要求1-5任一项所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述抗菌剂包括无机抗菌剂；
所述无机抗菌剂包括二氧化钛基光催化无机抗菌剂、氧化锌基光催化无机抗菌剂、氧化锌无机抗菌剂、氧化铜无机抗菌剂或碳酸锂无机抗菌剂中的1种或至少2种的组合。
7.如权利要求1-6任一项所述的抗菌彩砂，其特征在于，所述抗菌彩砂还包括着色剂；
优选地，所述着色剂包括无机色粉；
优选地，所述着色剂的含量为基料质量的0.2-1.2％。
8.如权利要求1-7任一项所述抗菌彩砂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料进行热处理，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为150-200℃；
所述热处理的时间为10-60min。
10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述配比进行混合，得到混料；
(2)将步骤(1)得到的混料在120-200℃下进行热处理10-60min，之后冷却得到所述抗菌彩砂。
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