CN111500140A - 一种新型抗菌抗病毒多功能涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型抗菌抗病毒多功能涂料及其制备方法。其中，新型抗菌抗病毒多功能涂料包括纯丙乳液、羟乙基纤维素、载银抗菌抗病毒材料、助剂、填料和水，所述载银抗菌抗病毒材料包括粒径为1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体。本发明将小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体填充于大粒径的层状结构的Ag2SiO3粉体中制备载银抗菌抗病毒材料，可以防止小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体发生团聚，将该载银抗菌抗病毒材料用于涂料中，可以制得抗菌抗病毒效果优良的新型抗菌抗病毒多功能涂料。

Description

一种新型抗菌抗病毒多功能涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法及采用该方法制得的新型抗菌抗病毒多功能涂料。
背景技术
涂料是一种常用的表面装饰材料，在车辆、装饰、军事、交通、建筑等领域有广泛的应用。建筑涂料是化学建材重点发展的四大类产品之一，高性能的抗菌涂料研发受到各国的广泛重视。建筑涂料作为最常用的建材，在涂料市场中占据大部分的份额。受现代健康消费观念的驱动，随着生活水平和重量的提高，人们逐步认清抗菌涂料的真正含义和用途，我国消费市场呈现对抗菌涂料越来越旺盛的需求态势。
我国科学家从十多年前就开始跟踪国际抗菌涂料的研究和应用，但是对于抗病毒涂料的研究很少，特别是在国内，对于抗菌抗病毒涂料的研究和生产技术基本上还停留在建筑涂料发展的较为初级阶段的水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法及采用该制备方法制得的新型抗菌抗病毒多功能涂料，采用该制备方法可以制得抗菌、抗病毒效果良好的多功能涂料。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种新型抗菌抗病毒多功能涂料，包括纯丙乳液、羟乙基纤维素、载银抗菌抗病毒材料、助剂、填料和水，所述载银抗菌抗病毒材料包括粒径为1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体。
其中，Ag@Zr(HPO4)2粉体指的是载银Zr(HPO4)2粉体，Ag@Zr(HPO4)2粉体为层状结构，将1～30μm的Ag2SiO3粉体与10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体混合，小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体填充于大粒径的层状结构的Ag2SiO3粉体中，可以防止小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体发生团聚，从而使新型抗菌抗病毒多功能涂料具有良好的抗菌、抗病毒功能。
进一步地，所述Ag2SiO3粉体和所述Ag@Zr(HPO4)2粉体的重量比为1:(1～10)，例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或者1:10。
进一步地，所述助剂包括pH中和剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂、遮盖聚合物、稳定剂、防腐剂和抗冻剂；
优选地，所述填料包括钛白粉、气相二氧化硅、娟云母粉、滑石粉和重钙。
进一步地，按重量百分比计，包括以下组份：
纯丙乳液10～40％，例如10％、10.5％、11％、11.5％、12％、13％、15％、18％、20％、22％、24％、25％、27％、30％、32％、35％或者40％；
羟乙基纤维素0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
pH中和剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
载银抗菌抗病毒材料0.01～0.5％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％或者0.5％；
分散剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
润湿剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
消泡剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
流平剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
增稠剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
成膜助剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
遮盖聚合物0.1～10％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.75％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％；
稳定剂0.1～3％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.75％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或者3％；
防腐剂0.01～0.5％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％或者0.5％；
抗冻剂0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
钛白粉1～30％，例如1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％或者30％；
消光粉0.01～1％，例如0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.075％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或者1％；
娟云母粉0.1～10％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.75％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％；
滑石粉0.1～10％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.75％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％；
重钙0.1～10％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、0.75％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％；
水余量。
进一步地，所述稳定剂包括四甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和丙二醇；
优选地，所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇的重量比(1～3):(0.5～2):(2～5)，进一步优选为1:0.8:2。
另一方面，本发明提供一种所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，将纯丙乳液、羟乙基纤维素、载银抗菌抗病毒材料、助剂、填料和水分散均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料；
所述载银抗菌抗病毒材料由1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体混合制得。
进一步地，所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法包括以下步骤：
S10、将所述羟乙基纤维素溶解于所述水中，然后加入所述pH中和剂并在第一搅拌条件下搅拌均匀，制得第一混合物；
S20、在第二搅拌条件下将所述分散剂、所述润湿剂和所述消泡剂分散于所述第一混合物中，然后加入所述钛白粉、所述消光粉、所述娟云母粉、所述滑石粉和重钙，在第三搅拌条件下分散均匀，制得第二混合物；
S30、在第四搅拌条件下将所述成膜助剂和所述抗冻剂分散于所述第二混合物中，然后加入所述纯丙乳液、所述遮盖聚合物、所述消泡剂、所述防腐剂和所述稳定剂并分散均匀，制得第三混合物；
S40、在第五搅拌条件下将所述载银抗菌抗病毒材料和所述流平剂加入所述第三混合物中，制得第四混合物；
S50、将所述增稠剂加入所述第四混合物中搅拌均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料。
制备载银抗菌抗病毒材料：按重量比1:(1～10)将1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体混合均匀，制得载银抗菌抗病毒材料；
所述载银抗菌抗病毒材料的制备方法为：提供1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体，将所述Ag2SiO3粉体和所述Ag@Zr(HPO4)2粉体按重量比为1:(1～10)混合均匀，制得所述载银抗菌抗病毒材料。
进一步地，所述稳定剂的制备方法为：提供四甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和丙二醇，按重量比(1～3):(0.5～2):(2～5)将所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇混合均匀，采用紫外线在10～25℃照射，制得所述稳定剂；
进一步地，紫外线照射时间为10～30min；将该稳定剂加入新型抗菌抗病毒多功能涂料中，可以提高新型抗菌抗病毒多功能涂料的稳定性和附着力。
优选地，所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇的重量比为1:0.8:2。
具体地，步骤S10中，所述第一搅拌条件是指：1000r/min搅拌15～30min；
优选地，步骤S20中，所述第二搅拌条件是指：500r/min搅拌1～5min，所述第三搅拌条件是指：1600r/min搅拌25min；
优选地，步骤S30中，所述第四搅拌条件是指：500r/min，至分散均匀为止；
优选地，步骤S40中，所述第五搅拌条件是指：800r/min，至分散均匀为止。
本发明的有益效果：本发明将小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体填充于大粒径的层状结构的Ag2SiO3粉体中制备载银抗菌抗病毒材料，可以防止小粒径的Ag@Zr(HPO4)2粉体发生团聚，将该载银抗菌抗病毒材料用于涂料中，可以制得抗菌抗病毒效果优良的新型抗菌抗病毒多功能涂料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本技术领域的常规方法制备得到。
实施例1
(1)制备抗菌抗病毒材料
将1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体按表1所述比例混合均匀，制得载银抗菌抗病毒材料。
(2)制备稳定剂
按重量比1:2:2将四甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和丙二醇混合均匀，采用紫外线在25℃照射10min，制得稳定剂。
(3)制备新型抗菌抗病毒多功能涂料
S10、按照表1所示的组份用量称取各组分备用。
S20、将所述羟乙基纤维素溶解于所述水中，然后加入所述pH中和剂并在1000r/min下搅拌20min，制得第一混合物；
S30、在500r/min下将所述分散剂、所述润湿剂和所述消泡剂分散于所述第一混合物中，搅拌3min，然后加入所述钛白粉、所述消光粉、所述娟云母粉、所述滑石粉和重钙，在1600r/min搅拌25min，制得第二混合物；
S40、在500r/min下将所述成膜助剂和所述抗冻剂分散于所述第二混合物中，然后加入所述纯丙乳液、所述遮盖聚合物、所述消泡剂、所述防腐剂和所述稳定剂并分散均匀，制得第三混合物；
S50、在800r/min下将所述载银抗菌抗病毒材料和所述流平剂加入所述第三混合物中，制得第四混合物；
S60、将所述增稠剂加入所述第四混合物中搅拌均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料。
实施例2
(1)制备抗菌抗病毒材料
将1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体按表1所述比例混合均匀，制得载银抗菌抗病毒材料。
(2)制备稳定剂
按重量比2:1:3将所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇混合均匀，采用紫外线在20℃照射20min，制得稳定剂。
(3)制备新型抗菌抗病毒多功能涂料
S10、按照表1所示的组份用量称取各组分备用。
S20、将所述羟乙基纤维素溶解于所述水中，然后加入所述pH中和剂并在1000r/min下搅拌15min，制得第一混合物；
S30、在500r/min下将所述分散剂、所述润湿剂和所述消泡剂分散于所述第一混合物中，搅拌5min，然后加入所述钛白粉、所述消光粉、所述娟云母粉、所述滑石粉和重钙，在1600r/min搅拌25min，制得第二混合物；
S40、在500r/min下将所述成膜助剂和所述抗冻剂分散于所述第二混合物中，然后加入所述纯丙乳液、所述遮盖聚合物、所述消泡剂、所述防腐剂和所述稳定剂并分散均匀，制得第三混合物；
S50、在800r/min下将所述载银抗菌抗病毒材料和所述流平剂加入所述第三混合物中，制得第四混合物；
S60、将所述增稠剂加入所述第四混合物中搅拌均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料。
实施例3
(1)制备抗菌抗病毒材料
将1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体按表1所述比例混合均匀，制得载银抗菌抗病毒材料。
(2)制备稳定剂
按重量比3:0.5:5将所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇混合均匀，采用紫外线在10℃照射30min，制得稳定剂。
(3)制备新型抗菌抗病毒多功能涂料
S10、按照表1所示的组份用量称取各组分备用。
S20、将所述羟乙基纤维素溶解于所述水中，然后加入所述pH中和剂并在1000r/min下搅拌25min，制得第一混合物；
S30、在500r/min下将所述分散剂、所述润湿剂和所述消泡剂分散于所述第一混合物中，搅拌3min，然后加入所述钛白粉、所述消光粉、所述娟云母粉、所述滑石粉和重钙，在1600r/min搅拌25min，制得第二混合物；
S40、在500r/min下将所述成膜助剂和所述抗冻剂分散于所述第二混合物中，然后加入所述纯丙乳液、所述遮盖聚合物、所述消泡剂、所述防腐剂和所述稳定剂并分散均匀，制得第三混合物；
S50、在800r/min下将所述载银抗菌抗病毒材料和所述流平剂加入所述第三混合物中，制得第四混合物；
S60、将所述增稠剂加入所述第四混合物中搅拌均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别在于选用了粒径1～30μm的Ag2SiO3粉体(添加量参考表1)作为抗菌抗病毒材料(添加量参考表1)加入涂料中。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别在于选用了粒径10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体(添加量参考表1)作为抗菌抗病毒材料加入涂料中。
表1.各组份重量百分比(％)
组份 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
纯丙乳液 15 25 12 15 15
羟乙基纤维素 0.7 0.7 0.75 0.7 0.7
pH中和剂 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
Ag<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> 0.02 0.03 0.03 0.06 0
Ag@Zr(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> 0.04 0.06 0.09 0 0.06
分散剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
润湿剂 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
消泡剂 0.4 0.5 0.4 0.4 0.4
流平剂 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
增稠剂 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
成膜助剂 0.6 0.9 0.6 0.6 0.6
遮盖聚合物 0.2 0.1 0.4 0.2 0.2
稳定剂 0.1 0.32 0.1 0.1 0.1
防腐剂 0.32 0.7 0.32 0.32 0.32
抗冻剂 0.8 8 0.8 0.8 0.8
钛白粉 2.2 2 2 2.2 2.2
消光粉 0 0.15 0 0 0
娟云母粉 3 3 3 3 3
滑石粉 5 5 5 5 5
重钙 45 27 46 45 45
水 25.62 25.45 27.52 25.62 25.62
参考测试标准参考《GB 21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》对实施例1～3及对比例1～2制得的涂料样品进行抗菌性和抗病毒性测试，测试结果见表2。
表2.涂料抗菌抗病毒测试结果
Figure BDA0002547311360000081
从表2中的测试结果可知，本发明的新型抗菌抗病毒多功能涂料具有良好的抗菌抗病毒功能。
其中，实施例1～3制得的涂料样品的VOC等有害物的测量参考《GB 18582-2020建筑用墙面涂料中有害物质限量》，测试结果均达标，具体不再赘述。
以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明白，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种新型抗菌抗病毒多功能涂料，其特征在于，包括纯丙乳液、羟乙基纤维素、载银抗菌抗病毒材料、助剂、填料和水，所述载银抗菌抗病毒材料包括粒径为1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体。
2.根据权利要求1所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料，其特征在于，所述Ag2SiO3粉体和所述Ag@Zr(HPO4)2粉体的重量比为1:(1～10)。
3.根据权利要求1所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料，其特征在于，所述助剂包括pH中和剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂、遮盖聚合物、稳定剂、防腐剂和抗冻剂；
优选地，所述填料包括钛白粉、气相二氧化硅、娟云母粉、滑石粉和重钙。
4.根据权利要求3所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组份：
Figure FDA0002547311350000011
Figure FDA0002547311350000021
5.根据权利要求2所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料，其特征在于，所述稳定剂包括四甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和丙二醇；
优选地，所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇的重量比(1～3):(0.5～2):(2～5)，进一步优选为1:0.8:2。
6.一种权利要求1或2所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，其特征在于，将纯丙乳液、羟乙基纤维素、载银抗菌抗病毒材料、助剂、填料和水分散均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料；
所述载银抗菌抗病毒材料由1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体混合制得。
7.一种权利要求3～5任一项所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将所述羟乙基纤维素溶解于所述水中，然后加入所述pH中和剂并在第一搅拌条件下搅拌均匀，制得第一混合物；
S20、在第二搅拌条件下将所述分散剂、所述润湿剂和所述消泡剂分散于所述第一混合物中，然后加入所述钛白粉、所述消光粉、所述娟云母粉、所述滑石粉和重钙，在第三搅拌条件下分散均匀，制得第二混合物；
S30、在第四搅拌条件下将所述成膜助剂和所述抗冻剂分散于所述第二混合物中，然后加入所述纯丙乳液、所述遮盖聚合物、所述消泡剂、所述防腐剂和所述稳定剂并分散均匀，制得第三混合物；
S40、在第五搅拌条件下将所述载银抗菌抗病毒材料和所述流平剂加入所述第三混合物中，制得第四混合物；
S50、将所述增稠剂加入所述第四混合物中搅拌均匀，制得新型抗菌抗病毒多功能涂料。
制备载银抗菌抗病毒材料：按重量比1:(1～10)将1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体混合均匀，制得载银抗菌抗病毒材料；
所述载银抗菌抗病毒材料的制备方法为：提供1～30μm的Ag2SiO3粉体和粒径为10～200nm的Ag@Zr(HPO4)2粉体，将所述Ag2SiO3粉体和所述Ag@Zr(HPO4)2粉体按重量比为1:(1～10)混合均匀，制得所述载银抗菌抗病毒材料。
8.根据权利要求7所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，其特征在于，所述稳定剂的制备方法为：提供四甲基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和丙二醇，按重量比(1～3):(0.5～2): (2～5)将所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇混合均匀，采用紫外线在10～25℃照射，制得所述稳定剂。
9.根据权利要求8所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，其特征在于，所述照射时间为10～30min；
优选地，所述四甲基硅烷、所述乙烯基三甲氧基硅烷和所述丙二醇的重量比为1:0.8:2。
10.根据权利要求7所述的新型抗菌抗病毒多功能涂料的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述第一搅拌条件是指：1000r/min搅拌15～30min；
优选地，步骤S20中，所述第二搅拌条件是指：500r/min搅拌1～5min，所述第三搅拌条件是指：1600r/min搅拌25min；
优选地，步骤S30中，所述第四搅拌条件是指：500r/min，至分散均匀为止；
优选地，步骤S40中，所述第五搅拌条件是指：800r/min，至分散均匀为止。
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