CN111500141A - 一种抗菌乳胶漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素8‑13份、改性丙烯酸乳液80‑120份、氧化铝改性纳米二氧化钛25‑40份、ZnOw纳米抗菌剂5‑8份、纳米二氧化硅25‑40份、分散剂1‑5份、消泡剂0.1‑0.3份、成膜助剂0.5‑3份。本发明的有益效果在于：（1）通过复合功能纳米填料的改性，有效抑制了纳米抗菌剂团聚，提高了抗菌效果；（2）有机氟硅改性的丙烯酸乳液，提高了成膜效率和质量，提高了耐沾污性能和耐候性；（3）本发明没有使用有机抗菌剂，更为环保；（4）本发明制备的乳胶漆的施工简单，漆面平整，耐候性好，适用领域广。

Description

一种抗菌乳胶漆及其制备方法
技术领域
本发明属于乳胶漆技术领域，具体涉及一种抗菌乳胶漆及其制备方法。
背景技术
保持环境清洁无污染，是防止细菌、病毒等大量繁殖，阻止其对人类感染切实可行的途径，使用抗菌材料是实现环境清洁无污染的最为简单有效的方法。
乳胶漆是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨分散后加入各种助剂精制而成的涂料。乳胶漆具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。乳胶漆是由乳液、颜料、填充料、助剂，杀菌剂和水组成的。一些低劣的建筑涂料，虽然是号称乳胶漆，但它却根本不用上述的乳液，而是用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛等化工原料，甚至于淀粉之类的东西作粘结剂，特别是聚乙烯醇缩甲醛，往往因合成的工艺不过关，含有大量的游离甲醛，这就会带来损害。此外，乳胶漆在贮存过程，或干燥成膜后，受到无处不存在的微生物的污染，加之有适宜温度和湿度，很易使漆桶中的漆败坏，破乳产生恶臭，漆膜则滋生霉菌，发黑脱落。因此，急需提供一种绿色环保，去除甲醛抗菌防霉的水性乳胶漆。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素8-13份、改性丙烯酸乳液80-120份、氧化铝改性纳米二氧化钛25-40份、ZnOw纳米抗菌剂5-8份、纳米二氧化硅25-40份、分散剂1-5份、消泡剂0.1-0.3份、成膜助剂0.5-3份。
所述改性丙烯酸乳液为有机氟改性丙烯酸乳液，具体是通过如下质量份数的单体共聚得到：甲基丙烯酸甲酯24份、丙烯丁酯42份、甲基丙烯酸12份、甲基丙烯酸六氟丁酯6份、乙烯基三一(β-甲氧基乙氧基)硅烷7份；所述共聚乳液，通过在丙烯酸的侧链上引入含氟基团使丙烯酸酯乳液具有特殊的长链氟烷基结构，赋予了丙烯酸酯乳液良好的憎水憎油性，同时有机硅的硅的改性还进一步提高了其耐高低温性能。
所述氧化铝改性纳米二氧化钛是采用TiCl4、Al2(SO4)3为原料，通过共沉淀法制备的Al2O3/TiO2纳米颗粒，该填料具有很好的抗菌效果；同时，采用该纳米粒子作为填料与丙烯酸乳液还具有良好的界面效应，有效提高乳胶漆的耐沾污性能；
所述纳米二氧化硅的平均粒径为10-30nm；
ZnOw纳米抗菌剂为四针状晶须结构，由于氧化锌晶须的针尖部位相当部位达到纳米级，使其具备特殊的表面效应和高氧化活性，不易团聚是真正意义上的可分散纳米材料。同时，将ZnOw纳米抗菌剂与氧化铝改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅复合使用时，还可有效抑制纳米填料的团聚，进一步增强了乳胶漆的抗菌效果。
所述分散剂为十二烷基硫酸钠与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复合物，二者质量比为1∶0.3-0.8，该复合分散剂可有效提高粒子的分散效率，避免团聚，不仅提高了成膜效率和成膜质量，还可进一步提高纳米粒子的抗菌效率；
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷中的至少一种；
所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
本发明还提供所述抗菌乳胶漆的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)丙烯酸乳液的制备：将烷基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠及去离子水加入反应釜中，高速搅拌30min，升温至70-75℃，加入20％量的过硫酸铵引发剂，30min内滴加完1/3的混合单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯丁酯、甲基丙烯酸、乙烯基三一(β-甲氧基乙氧基)硅烷)形成种子乳液。待乳液出现蓝光后再继续反应20min，将N-羟甲基丙烯酰胺水溶液和剩余的混合单体缓慢滴加到反应釜中，控制在3h 内滴完，并每隔15min滴加一次引发剂，然后滴加甲基丙烯酸六氟丁酯，滴加完毕后将温度升高至80-85℃，继续搅拌反应1-2h。最后降温至40℃以下，加入氨水调节pH值至7～8，出料，得有机氟改性丙烯酸乳液；
(2)氧化铝改性纳米二氧化钛的制备：磁力搅拌下将2mol/L的TiCl4/H2SO4溶液和2mol/L的Al2(SO4)3/H2SO4溶液混合制成混合溶液，然后缓慢滴加2mol/L的氨水，控制反应结束时控制pH值为9.0，反应完毕后过滤、高燥、1200℃下焙烧12h得氧化铝改性纳米二氧化钛；
(3)将氧化铝改性纳米二氧化钛、ZnOw纳米抗菌剂、纳米二氧化硅按质量比充分混合，得混合抗菌纳米填料；
(4)将相应质量份数的水、改性丙烯酸乳液、成膜助剂、分散剂按质量比加到反应釜中，充分搅拌混合得到基础浆料；
(5)向基础浆料中加入混合抗菌纳米填料、消泡剂，羟乙基纤维素，升高温度到50-60℃，剧烈搅拌3-4h，然后加入氨水调节pH值至7-8，继续搅拌1-2h，真空脱泡，降温出料得抗菌乳胶漆。
本发明的有益效果在于：(1)通过复合功能纳米填料的改性，有效抑制了纳米抗菌剂的团聚，提高了抗菌效果；(2)有机氟硅改性的丙烯酸乳液，提高了成膜效率和质量，提高了耐沾污性能和耐候性； (3)本发明没有使用有机抗菌剂，更为环保；(4)本发明制备的乳胶漆的施工简单，漆面平整，耐候性好，适用领域广。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
本实施例提供一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素9份、改性丙烯酸乳液100份、氧化铝改性纳米二氧化钛27份、ZnOw纳米抗菌剂7份、纳米二氧化硅30 份、分散剂4份、聚二甲基硅氧烷0.2份、丙二醇甲醚醋酸酯1份。
所述改性丙烯酸乳液为有机氟改性丙烯酸乳液，具体是通过如下质量份数的单体共聚得到：甲基丙烯酸甲酯24份、丙烯丁酯42份、甲基丙烯酸12份、甲基丙烯酸六氟丁酯6份；
所述氧化铝改性纳米二氧化钛是采用TiCl4、Al2(SO4)3为原料，通过共沉淀法制备的Al2O3/TiO2纳米颗粒；
所述纳米二氧化硅的平均粒径为24nm；
ZnOw纳米抗菌剂为四针状晶须结构；
所述分散剂为十二烷基硫酸钠与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复合物，二者质量比为1∶0.5；
本实施例还提供一种抗菌乳胶漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)丙烯酸乳液的制备：将甲基丙烯酸甲酯240g、丙烯丁酯420g、甲基丙烯酸120g、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷70g充分混合配成混合单体共计850g；将烷基酚聚氧乙烯醚17g、碳酸氢钠8.5g及去离子水1000mL加入反应釜中，高速搅拌30min，升温至70-75℃，加入20％量的过硫酸铵引发剂3.4g，30min内滴加混合单体283g形成种子乳液，待乳液出现蓝光后再继续反应20min，将N-羟甲基丙烯酰胺水溶液(1.5％，30mL)和剩余的混合单体567g缓慢滴加到反应釜中，控制在3h内滴完，并每隔15min滴加一次引发剂(13.6g)，然后滴加甲基丙烯酸六氟丁酯60g，滴加完毕后将温度升高至 80-85℃，继续搅拌反应1-2h。最后降温至40℃以下，加入氨水调节 pH值至7～8，出料，得有机氟改性丙烯酸乳液；
(2)氧化铝改性纳米二氧化钛的制备：磁力搅拌下将2mol/L的 TiCl4/H2SO4溶液和2mol/L的Al2(SO4)3/H2SO4溶液混合制成混合溶液，然后缓慢滴加2mol/L的氨水，控制反应结束时控制pH值为9.0，反应完毕后过滤、高燥、1200℃下焙烧12h得氧化铝改性纳米二氧化钛；
(3)将氧化铝改性纳米二氧化钛270g、ZnOw纳米抗菌剂70g、纳米二氧化硅300g按质量比充分混合，得混合抗菌纳米填料；
(4)将相应质量份数的水1000mL、步骤(1)制备的改性丙烯酸乳液1000mL、丙二醇甲醚醋酸酯10g、分散剂40g按质量比加到反应釜中，充分搅拌混合得到基础浆料；
(5)向基础浆料中加入步骤(3)制备的混合抗菌纳米填料、聚二甲基硅氧烷2g，羟乙基纤维素90g，升高温度到50-60℃，剧烈搅拌3-4h，然后加入氨水调节pH值至7-8，继续搅拌1-2h，真空脱泡，降温出料得抗菌乳胶漆。
实施例2：
本实施例提供一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素8份、改性丙烯酸乳液90份、氧化铝改性纳米二氧化钛30份、ZnOw纳米抗菌剂7份、纳米二氧化硅 26份、分散剂2份、乙二醇硅氧烷0.1份、丙二醇甲醚醋酸酯1份。
所述改性丙烯酸乳液为有机氟改性丙烯酸乳液，具体配比同实施例1；
所述氧化铝改性纳米二氧化钛同实施例1；
所述纳米二氧化硅的平均粒径为24nm；
ZnOw纳米抗菌剂为四针状晶须结构；
所述分散剂为十二烷基硫酸钠与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复合物，二者质量比为1∶0.4。
所述抗菌乳胶漆的制备方法同实施例1，只需将不同组成及配比进行等量替代即可。
实施例3：
本实施例提供一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素12份、改性丙烯酸乳液115份、氧化铝改性纳米二氧化钛38份、ZnOw纳米抗菌剂8份、纳米二氧化硅36份、分散剂5份、氟硅氧烷0.3份、二乙二醇丁醚2份。
所述改性丙烯酸乳液为有机氟改性丙烯酸乳液，具体配比同实施例1；
所述氧化铝改性纳米二氧化钛同实施例1；
所述纳米二氧化硅的平均粒径为17nm；
ZnOw纳米抗菌剂为四针状晶须结构；
所述分散剂为十二烷基硫酸钠与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复合物，二者质量比为1∶0.6；
所述抗菌乳胶漆的制备方法同实施例1，只需将不同组成及配比进行等量替代即可。
参考标准HG/T3950-2007《抗菌材料》对实施例1-3制备的抗菌乳胶漆的抗菌性能进行检测，测试结果如表1所示。测试结果表明本发明制备的抗菌乳胶漆的抗菌效果较好，其抗菌性能和抗菌耐久性方面均达到了抗菌等级Ⅰ级。
表1.乳胶漆的抗菌性能
Figure RE-GDA0002556813080000071
Figure RE-GDA0002556813080000081
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (4)

1.一种抗菌乳胶漆，所述乳胶漆包括如下重量份数的组成：水100份、羟乙基纤维素8-13份、改性丙烯酸乳液80-120份、氧化铝改性纳米二氧化钛 25-40份、ZnOw纳米抗菌剂 5-8份、纳米二氧化硅 25-40份、分散剂1-5份、消泡剂0.1-0.3份、成膜助剂0.5-3份；其特征在于，
所述改性丙烯酸乳液为有机氟改性丙烯酸乳液，具体是通过如下质量份数的单体共聚的到：甲基丙烯酸甲酯 24份、丙烯丁酯 42份、甲基丙烯酸 12份、甲基丙烯酸六氟丁酯 6份、乙烯基三一(β-甲氧基乙氧基)硅烷 7份；
所述氧化铝改性纳米二氧化钛是采用TiCl4、Al2(SO4)3为原料，通过共沉淀法制备的Al2O3/TiO2纳米颗粒，该填料具有很好的抗菌效果；
所述纳米二氧化硅的平均粒径为 10-30nm；
ZnOw纳米抗菌剂为四针状晶须结构，由于氧化锌晶须的针尖部位相当部位达到纳米级，使其具备特殊的表面效应和高氧化活性，不易团聚是真正意义上的可分散纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌乳胶漆，其特征在于，所述分散剂为十二烷基硫酸钠与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的复合物，二者质量比为1∶0.3-0.8。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌乳胶漆，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷中的至少一种；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
4.权利要求1-3所述抗菌乳胶漆的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）丙烯酸乳液的制备：将烷基酚聚氧乙烯醚、碳酸氢钠及去离子水加入反应釜中，高速搅拌30 min，升温至70-75℃，加入20%量的过硫酸铵引发剂，30 min内滴加完1/3的混合单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯丁酯、甲基丙烯酸、乙烯基三一(β-甲氧基乙氧基)硅烷)形成种子乳液，待乳液出现蓝光后再继续反应20 min，将N-羟甲基丙烯酰胺水溶液和剩余的混合单体缓慢滴加到反应釜中，控制在3 h内滴完，并每隔15 min滴加一次引发剂，然后滴加甲基丙烯酸六氟丁酯，滴加完毕后将温度升高至80-85℃，继续搅拌反应1-2h；最后降温至40℃以下，加入氨水调节pH值至7～8，出料，得有机氟改性丙烯酸乳液；
（2）氧化铝改性纳米二氧化钛的制备：磁力搅拌下将2mol/L的TiCl4/H2SO4溶液和2mol/L的Al2(SO4)3/H2SO4溶液混合制成混合溶液，然后缓慢滴加2mol/L的氨水，控制反应结束时控制pH值为9.0，反应完毕后过滤、高燥、1200℃下焙烧12h得氧化铝改性纳米二氧化钛；
（3）将氧化铝改性纳米二氧化钛、ZnOw纳米抗菌剂、纳米二氧化硅按质量比充分混合，得混合抗菌纳米填料；
（4）将相应质量份数的水、改性丙烯酸乳液、成膜助剂、分散剂按质量比加到反应釜中，充分搅拌混合得到基础浆料；
（5）向基础浆料中加入混合抗菌纳米填料、消泡剂，羟乙基纤维素，升高温度到50-60℃，剧烈搅拌3-4h，然后加入氨水调节pH值至7-8，继续搅拌1-2h，真空脱泡，降温出料得抗菌乳胶漆。
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