CN111218203A - 一种uv光固化抗菌建筑涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UV光固化抗菌建筑涂料。一种UV光固化抗菌建筑涂料包括聚氨酯丙烯酸酯10‑20份、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5‑12份、超支化聚酯丙烯酸酯10‑18份、活性稀释剂40‑55份、光引发剂4‑6份、硼酸锌改性玻璃微珠1.5‑3份、填料0‑5份、颜填料0‑10份、助剂1.4‑2.3份，本发明具有抗菌性强、性能稳定的优点。

Description

一种UV光固化抗菌建筑涂料
技术领域
本发明涉及功能性环保高效绿色涂装领域，更具体地说，它涉及一种UV光固化抗菌建筑涂料。
背景技术
涂料是指涂布于物体表面，并在一定的条件下形成起保护、装饰或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)薄膜的一类液体或固体材料。涂料的分类方法有很多，按照功能和用途可分为建筑涂料、工业涂料、通用涂料、辅助涂料等多种。随着科技的进步和城市化的发展，建筑涂料越来受到人们的重视。
建筑涂料是涂料中的一个重要类别，具有装饰功能、保护功能和居住性改进功能。在我国一般将用于建筑物内墙、外墙、顶棚、地面、卫生间等位置的涂料称为建筑涂料。UV涂料是一种常用的建筑涂料，主要用于对建筑物的表面进行保护。UV涂料可通过浸涂、淋涂、漆涂、旋涂，甚至真空涂等方法涂布后，再经紫外线光子照射而固化成膜，在使用中具有固化速度快、提高生产效率、节约能源、不污染环境、应用范围广等优点。
现有的UV光固化建筑涂料虽然具有很强的实用性，但是在实际的使用过程中仍存有问题。UV光固化建筑涂料使用时通过紫外光引发具有化学活性的液体材料快速聚合交联，瞬间固化成固态材料，附着于相应物体的表面；由于UV涂料本身是有机液态涂料且各类建筑材料自身内部结构不一，在凝结成固态材料一段时间后，其涂层上易附着微生物，形成霉斑、霉菌等。霉菌和霉斑等形成一段时间后，各类微生物分泌的物质会分解固化后的UV光固化建筑涂料，影响UV光固化建筑涂料的使用寿命。因此，需要一种UV光固化抗菌建筑涂料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种UV光固化抗菌建筑涂料，其具有抗菌性强、性能稳定的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种UV光固化抗菌建筑涂料，UV光固化抗菌建筑涂料包含以下重量份的组分：聚氨酯丙烯酸酯10-20份、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5-12份、超支化聚酯丙烯酸酯10-18份、活性稀释剂40-55份、光引发剂4-6份、硼酸锌改性玻璃微珠1.5-3份、填料0-5份、颜填料0-10份、助剂1.4-2.3份。
通过采用上述技术方案，本发明UV光固化抗菌建筑涂料中添加有硼酸锌改性玻璃微珠，玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过硼酸锌的改性处理后，具有亲油憎水性能、能够很好的分散于本发明配方中有机材料的体系中，并作为填料提高漆料的结构强度和稳定性，使涂布的漆面更加稳定饱满，不易坍塌。同时，用于改性处理玻璃微珠的硼酸锌无毒，并具有抗菌性，其随玻璃微珠稳定的分散于漆料中，能够显著提高漆料的抗菌性能，使涂布于相应建筑材料上的漆层性能更加稳定，不易被细菌腐蚀发生老化。
进一步地，按重量份计，一种UV光固化抗菌建筑涂料的原料包括聚氨酯丙烯酸酯15-18份、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯8-12份、超支化聚酯丙烯酸酯14-18份、活性稀释剂40-45份、光引发剂5-6份、硼酸锌改性玻璃微珠2-3份、填料3-5份、颜填料0-8份、助剂1.4-2.2份。
通过采用上述技术方案，通过控制本发明配方中的各组分以及各组分的含量，可制备不能性能、颜色的UV光固化抗菌建筑涂料。
进一步地，所述硼酸锌改性玻璃微珠采用以下方法制备：将未处理的玻璃微珠缓缓添加至硫酸锌溶液中，添加过程中持续搅拌，最终得到混合液a；向混合液a中加入硼砂、氧化锌、凝聚剂以及适量水，搅拌并控制反应系统升温至79-83℃，得到混合液b，将混合液b超声处理并保温7h，过滤、干燥，得到硼酸锌改性玻璃微珠。
通过采用上述技术方案，硼酸锌改性玻璃微珠的制备过程中涉及硼酸锌的合成、超声保温包覆玻璃微珠、过滤、干燥等过程，其中，未直接采用硼酸锌溶液，而是在制备过程中合成硼酸锌，这一设置能够使玻璃微珠的外壁直接合成硼酸锌，提高包覆效果。超声保温的包覆过程也进一步提高了包覆稳定性。
进一步地，所述玻璃微珠的细度为0.3-1.2μm。
通过采用上述技术方案，本发明配方中添加的玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高等特点，是一种优质填料，其细度越小，分散性越好，越能够更加均匀的分布于涂料中，提高涂料的抗坍塌性和耐磨性。
进一步地，所述凝聚剂为硫酸铝、明矾、聚合氯化铝中任一种。
通过采用上述技术方案，硫酸铝、明矾、聚合氯化铝均为性能优良的凝聚剂，添加到本发明配方中，能够让不稳定的胶体微粒聚合在一起形成集合体，提高包覆效果。
进一步地，向处于超声处理、保温过程中的所述混合液b中滴加醋酸，并控制混合液b的pH值为5-6。
通过采用上述技术方案，在硼酸锌超声恒温包覆玻璃微珠时，通过滴加醋酸控制反应体系的pH处于5-6之间，能够为体系提供弱酸环境，使合成的硼酸锌分子之间不易发生粘聚。
进一步地，所述活性稀释剂包括甲基丙烯酸-β-羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙二醇丁基乙烯基醚中任一种。
通过采用上述技术方案，活性稀释剂主要为含有环氧集团的低分子量环氧化合物，甲基丙烯酸-β-羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙二醇丁基乙烯基醚添加到光敏树脂中均能够通过自身的结构以及官能团参与光敏树脂的固化反应，成为光敏树脂固化铰链网络结构的一部分，起到调节涂料整体粘度的作用，能够保证固化产物的性能，有助于扩大本发明UV光固化抗菌建筑涂料的适用范围。
进一步地，所述填料包括滑石粉、透明粉；所述颜填料为微米级色浆。
通过采用上述技术方案，填料为漆料的骨架，能够提高漆料固化后的硬度和结构强度，提高漆料的实用性。
进一步地，所述助剂包括颜填料润湿分散剂、消泡剂、消光剂、消泡剂中至少一种。
通过采用上述技术方案，助剂包括有颜填料润湿分散剂、消泡剂、消光剂、消泡剂中的多种或一种，在本发明的实际的配置过程中能够根据不同的需求和组分，选择不同助剂进行添加，以提高配置成的UV光固化抗菌建筑涂料的实用性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明UV光固化抗菌建筑涂料中添加有硼酸锌改性玻璃微珠，玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过硼酸锌的改性处理后，具有亲油憎水性能、能够很好的分散于本发明配方中有机材料的体系中，并作为填料提高漆料的结构强度和稳定性，使涂布的漆面更加稳定饱满，不易坍塌。
第二、本发明配方中用于改性处理玻璃微珠的硼酸锌无毒，并具有抗菌性，其随玻璃微珠稳定的分散于漆料中，能够显著提高漆料的抗菌性能，使涂布于相应建筑材料上的漆层性能更加稳定，不易被细菌腐蚀发生老化。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
制备例制备例1
硼酸锌改性玻璃微珠的制备
1)选用细度为0.3-1.2μm的空心玻璃微珠，烘干备用；
2)称取硫酸锌27kg，全部溶解于水中，配置为均一的硫酸锌溶液；将玻璃微珠40kg缓缓加入硫酸锌溶液中，添加过程中持续搅拌，最终得到混合液a；
3)称取硼砂37kg、氧化锌1.5kg、固态硫酸铝1.1kg、适量水，并分别加入混合液a中，搅拌并控制反应系统升温至80℃，得到混合液b；
4)将完成上述操作的混合液b放入超声设备中保温处理7h，过程中向混合液b中滴加ω＝20％的醋酸，并控制混合液b的pH值为5-6，保温完成后静置备用；
5)将静置后的混合液b过滤、洗涤、干燥，得到硼酸锌改性玻璃微珠，备用。
制备例2
制备例2与制备例1的制备工艺以及各原料配比相同，区别在于凝聚剂为液态硫酸铝，且液态硫酸铝的添加量为1.5kg。
制备例3
制备例3与制备例1的制备工艺以及各原料配比相同，区别在于凝聚剂为明矾，且明矾添加量为1.39kg。
制备例4
制备例4与制备例1的制备工艺以及各原料配比相同，区别在于凝聚剂为聚合氯化铝，且聚合氯化铝添加量为0.95kg。
实施例
实施例1
UV光固化抗菌建筑涂料包含以下组分：聚氨酯丙烯酸酯20kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5kg、超支化聚酯丙烯酸酯10kg、甲基丙烯酸-β-羟乙酯40kg、苯偶酰双甲醚4kg、硼酸锌改性玻璃微珠1.5kg、滑石粉2.5kg、透明粉2.5kg、微米级色浆10kg、颜填料润湿分散剂0.6kg、BYK-333流平剂0.4kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，组分参照表1。
上述各组分中，硼酸锌改性玻璃微珠为制备例1中制备的硼酸锌改性玻璃微珠；甲基丙烯酸-β-羟乙酯作为活性稀释剂，分为活性稀释剂A16kg和活性稀释剂B24kg。
UV光固化抗菌建筑涂料的制备过程：将聚氨酯丙烯酸酯20kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5kg、超支化聚酯丙烯酸酯10kg和活性稀释剂A加热混合，制得混合料A；向混合料A中逐步加入苯偶酰双甲醚4kg、颜填料润湿分散剂0.6kg、BYK-333流平剂0.4kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，并缓慢加入微米级色浆10kg、硼酸锌改性玻璃微珠1.5kg、滑石粉2.5kg、透明粉2.5kg，添加过程中持续搅拌，并控制搅拌速度为1000rmp；添加完成后继续搅拌15min，得到混合料b。向混合料b中加入活性稀释剂B，搅拌4min后，以120目滤网过滤，得到UV光固化抗菌建筑涂料。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于组分以及各组分的含量不同，组分参照表1。
UV光固化抗菌建筑涂料包含以下组分：聚氨酯丙烯酸酯18kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯8kg、超支化聚酯丙烯酸酯12kg、1,6-己二醇二丙烯酸酯45kg、苯偶酰双甲醚5kg、硼酸锌改性玻璃微珠2kg、滑石粉1.5kg、透明粉2.5kg、微米级色浆8kg、颜填料润湿分散剂0.3kg、BYK-333流平剂0.7kg、TCB-1消泡剂0.3kg、TEGO表面控制助剂0.3kg，组分参照表1。
上述各组分中，硼酸锌改性玻璃微珠为制备例21中制备的硼酸锌改性玻璃微珠；1,6-己二醇二丙烯酸酯作为活性稀释剂，分为活性稀释剂A18kg和活性稀释剂B27kg。
UV光固化抗菌建筑涂料的制备过程：将聚氨酯丙烯酸酯18kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯8kg、超支化聚酯丙烯酸酯12kg和活性稀释剂A加热混合，制得混合料A；向混合料A中逐步加入苯偶酰双甲醚5kg、颜填料润湿分散剂0.3kg、BYK-333流平剂0.7kg、TCB-1消泡剂0.3kg、TEGO表面控制助剂0.3kg，并缓慢加入微米级色浆8kg、硼酸锌改性玻璃微珠2kg、滑石粉1.5kg、透明粉2.5kg，添加过程中持续搅拌，并控制搅拌速度为1000rmp；添加完成后继续搅拌15min，得到混合料b。向混合料b中加入活性稀释剂B，搅拌4min后，以150目滤网过滤，得到UV光固化抗菌建筑涂料。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于组分以及各组分的含量不同，组分参照表1。
UV光固化抗菌建筑涂料包含以下组分：聚氨酯丙烯酸酯15kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯10kg、超支化聚酯丙烯酸酯14kg、甲基丙烯酸-β-羟乙酯45kg、苯偶酰双甲醚5.5kg、硼酸锌改性玻璃微珠2.5kg、滑石粉1kg、透明粉2kg、微米级色浆8kg、颜填料润湿分散剂0.4kg、BYK-333流平剂1.2kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，组分参照表1。
上述各组分中，硼酸锌改性玻璃微珠为制备例3中制备的硼酸锌改性玻璃微珠；甲基丙烯酸-β-羟乙酯作为活性稀释剂，分为活性稀释剂A18kg和活性稀释剂B27kg。
UV光固化抗菌建筑涂料的制备过程：将聚氨酯丙烯酸酯15kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯10kg、超支化聚酯丙烯酸酯14kg和活性稀释剂A加热混合，制得混合料A；向混合料A中逐步加入苯偶酰双甲醚5.5kg、颜填料润湿分散剂0.4kg、BYK-333流平剂1.2kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，并缓慢加入微米级色浆8kg、硼酸锌改性玻璃微珠21.5kg、滑石粉1kg、透明粉2kg，添加过程中持续搅拌，并控制搅拌速度为1000rmp；添加完成后继续搅拌15min，得到混合料b。向混合料b中加入活性稀释剂B，搅拌4min后，以180目滤网过滤，得到UV光固化抗菌建筑涂料。
实施例4
实施例4与实施例1的制备过程完全相同，区别在于组分以及各组分的含量不同，组分参照表1。
UV光固化抗菌建筑涂料包含以下组分：聚氨酯丙烯酸酯13kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯11kg、超支化聚酯丙烯酸酯16kg、乙二醇丁基乙烯基醚50kg、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5.5kg、硼酸锌改性玻璃微珠2.5kg、微米级色浆8kg、颜填料润湿分散剂0.5kg、BYK-333流平剂0.2kg、TCB-1消泡剂0.3kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，组分参照表1。
上述各组分中，硼酸锌改性玻璃微珠为制备例4中制备的硼酸锌改性玻璃微珠；乙二醇丁基乙烯基醚作为活性稀释剂，分为活性稀释剂A20kg和活性稀释剂B30kg。
实施例5
实施例5与实施例1的制备过程完全相同，区别在于组分以及各组分的含量不同，组分参照表1。
UV光固化抗菌建筑涂料包含以下组分：聚氨酯丙烯酸酯10kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯12kg、超支化聚酯丙烯酸酯18kg、甲基丙烯酸-β-羟乙酯55kg、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮6kg、硼酸锌改性玻璃微珠3kg、BYK-333流平剂1.5kg、TCB-1消泡剂0.75kg、TEGO表面控制助剂0.75kg，组分参照表1。
上述各组分中，硼酸锌改性玻璃微珠为制备例4中制备的硼酸锌改性玻璃微珠；甲基丙烯酸-β-羟乙酯作为活性稀释剂，分为活性稀释剂A22kg和活性稀释剂B33kg。
表1为实施例1-5和对比例的各组分含量(单位kg)。
Figure BDA0002393164720000071
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的制备过程相同，区别在于未添加硼酸锌改性玻璃微珠。
称取聚氨酯丙烯酸酯20kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5kg、超支化聚酯丙烯酸酯10kg、甲基丙烯酸-β-羟乙酯16kg，混合均匀，制得混合料A；向混合料A中逐步加入苯偶酰双甲醚4kg、颜填料润湿分散剂0.6kg、BYK-333流平剂0.4kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，并缓慢加入微米级色浆10kg、滑石粉2.5kg、透明粉2.5kg，添加过程中持续搅拌，并控制搅拌速度为1000rmp；添加完成后继续搅拌15min，得到混合料b。向混合料b中加入甲基丙烯酸-β-羟乙酯24kg，搅拌4min后，以120目滤网过滤，得到UV光固化涂料。
对比例2
对比例2与对比例1的制备过程相同，区别在于添加有未经改性处理的玻璃微珠。
制备过程：称取聚氨酯丙烯酸酯20kg、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5kg、超支化聚酯丙烯酸酯10kg、甲基丙烯酸-β-羟乙酯16kg，混合均匀，制得混合料A；向混合料A中逐步加入苯偶酰双甲醚4kg、颜填料润湿分散剂0.6kg、BYK-333流平剂0.4kg、TCB-1消泡剂0.2kg、TEGO表面控制助剂0.2kg，并缓慢加入微米级色浆10kg、玻璃微珠1.5kg、滑石粉2.5kg、透明粉2.5kg，添加过程中持续搅拌，并控制搅拌速度为1000rmp；添加完成后继续搅拌15min，得到混合料b。向混合料b中加入甲基丙烯酸-β-羟乙酯24kg，搅拌4min后，以120目滤网过滤，得到UV光固化涂料。
性能检测试验
1)对对比例1-3和实施例1-5中制备得到的UV光固化建筑涂料的综合性能进行测试，测试结果如表2和表3所示。
表2为对比例1-2光固化涂料的综合性能
Figure BDA0002393164720000081
表3为实施例1-5光固化涂料的综合性能
Figure BDA0002393164720000091
从表2可以看出，由于玻璃微珠的加入，且玻璃微珠的分散性较差，相较于对比例1中制备的UV光固化建筑涂料，对比例2中制备的UV光固化建筑涂料在静置观察中出现轻微沉淀；并且，对比例1和对比例2的流平性均较差，在固化后出现有橘皮、塌陷和花斑等。
从表2和表3可以看出，相较于对比例1-2中制备的UV光固化建筑涂料，实施例1-5中制备的UV光固化抗菌建筑涂料流平性显著提高，固化后的漆面均未有橘皮、塌陷和花斑。并且，玻璃微珠经过改性处理制成硼酸锌改性玻璃微珠后，分散性提高；添加有硼酸锌改性玻璃微珠的实施例1-5制备的UV光固化抗菌建筑涂料静过程中稳定存在，无硬块和沉淀，分散均匀。
2)对实施例1-5和对比例1-2中制备得到的UV光固化建筑涂料的抗菌性能进行测试，测试过程如下，测试结果如表4和表5所示。
测试方法：分别将实施例1-5中制备的UV光固化抗菌建筑涂料和对比例1、对比例2中制备的UV光固化建筑涂料涂布于经过杀菌处理的玻璃板上，分组，并依次编号A、B、C、D、E、F、G，每组中均设置有4个涂有相应涂料的玻璃板；紫外光照射固化，然后将各组的玻璃板均放置于恒温恒湿的益菌环境中静置，分别观察各组内相应玻璃板上漆层30天、60天、90天的变化情况。
表4为对比例1-2光固化涂料的抗菌性能测试
Figure BDA0002393164720000101
表5为实施例1-5光固化涂料的抗菌性能测试
编号 30天 60天 90天
A 无霉斑、漆层表面无变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化
B 无霉斑、漆层表面无变化 无霉斑、漆层表面无明显变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化
C 无霉斑、漆层表面无变化 无霉斑、漆层表面无明显变化 无霉斑、漆层表面无明显变化
D 无霉斑、漆层表面无变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化
E 无霉斑、漆层表面无变化 无微霉斑、漆层表面无明显变化 轻微霉斑、漆层表面无明显变化
从表4可以看出，对比例1和对比例2中配置的漆料无明显的抗菌性能，在益菌环境中处理一段时间后均会滋生霉斑，并且在霉斑繁殖一定时间后，易造成漆层与玻璃板分离。
从表5可以看出，添加有硼酸锌改性玻璃微珠的实施例1-5制备的漆层不易滋生细菌，性能更加稳定。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，UV光固化抗菌建筑涂料包含以下重量份的组分：聚氨酯丙烯酸酯10-20份、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯5-12份、超支化聚酯丙烯酸酯10-18份、活性稀释剂40-55份、光引发剂4-6份、硼酸锌改性玻璃微珠1.5-3份、填料0-5份、颜填料0-10份、助剂1.4-2.3份。
2.根据权利要求1所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，按重量份计，其原料包括聚氨酯丙烯酸酯15-18份、氟硅IPN杂化光敏丙烯酸酯8-12份、超支化聚酯丙烯酸酯14-18份、活性稀释剂40-45份、光引发剂5-6份、硼酸锌改性玻璃微珠2-3份、填料3-5份、颜填料0-8份、助剂1.4-2.2份。
3.根据权利要求1所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，所述硼酸锌改性玻璃微珠采用以下方法制备：将未处理的玻璃微珠缓缓添加至硫酸锌溶液中，添加过程中持续搅拌，最终得到混合液a；向混合液a中加入硼砂、氧化锌、凝聚剂以及适量水，搅拌并控制反应系统升温至79-83℃，得到混合液b，将混合液b超声处理并保温7h，过滤、干燥，得到硼酸锌改性玻璃微珠。
4.根据权利要求3所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，所述玻璃微珠的细度为0.3-1.2µm。
5.根据权利要求3所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，所述凝聚剂为硫酸铝、明矾、聚合氯化铝中任一种。
6.根据权利要求4所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，向处于超声处理、保温过程中的所述混合液b中滴加醋酸，并控制混合液b的pH值为5-6。
7.根据权利要求1所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，所述活性稀释剂包括甲基丙烯酸-β-羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙二醇丁基乙烯基醚中任一种。
8.根据权利要求1所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于，所述填料包括滑石粉、透明粉；所述颜填料为微米级色浆。
9.根据权利要求1所述的一种UV光固化抗菌建筑涂料，其特征在于,所述助剂包括颜填料润湿分散剂、消泡剂、消光剂、消泡剂中至少一种。
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