CN111500165B - 一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用，其包括组分A、组分B以及组分C，将有机抗菌剂、锌离子抗菌剂以及银离子抗菌剂复配在组分A中，并与纹理剂、表面粗糙剂结合，以及组分B的协同作用下，能制备得到广谱抗菌的粉末涂料，将其应用在地板、栏杆、家居、家具、家电、幕墙、医疗器械的表面处理工艺中，在160‑180℃/10‑15min的固化条件下，能提高涂膜的微观表面粗糙度以及交联密度，涂膜的耐磨性，并得到较长时间的抗菌期。解决现有技术中涂料抗菌效果差，抗菌时效短的问题。

Description

一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及粉末涂料制备领域，具体涉及一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用。

背景技术

现有技术的粉末涂料在气候潮湿、温度适合于细菌或霉菌等其它有害微生物生长中的环境下，涂膜表面容易受到侵害，导致涂膜变色、粉化、脱落，失去对底材最基本的保护装饰功能，最主要的是有害菌类如果在涂膜上生长、繁殖，也会影响人们身体健康。另外，现有技术中的粉末涂料通过添加抗菌剂来增加粉末涂料的抗菌效果，但抗菌剂存在抗菌效果差，抗菌时效短的问题，而且应用抗菌粉末涂料时，也会因为成分之间的相容性差，导致成膜效果差；应用时的工艺也会导致涂膜的抗菌效果差。而且随着人们生活水平的提高，对卫生质量的要求也越来越高，如何能有效的抗菌、除菌是人们对现代生活提出的挑战。

如专利号为CN107641416A的专利公开了一种抗菌粉末涂料，得到抗菌效果达48小时且不会对人体产生危害的涂料。又如专利号为CN104356877A的专利公开了一种抗菌粉末涂料，制备的粉末涂料体积电阻适中，表面电阻高，抗菌性能好。但上述粉末涂料在应用时，不能实现广谱抗菌，且存在抗菌剂失效的风险。

在粉末涂料制备领域，特别是在抗菌粉末涂料领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用以解决所述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗菌粉末涂料，所述抗菌粉末涂料包括组分A、组分B以及组分C，且组分A、组分B以及组分C的总添加量为100％，其中，所述组分A包括以下质量百分比的成分：聚酯树脂45.0-70％、异氰尿酸三缩水甘油酯3.8-5.5％、石英粉1-15％、硫酸钡0-10％、二氧化钛0-22.0％、其它颜料0-5％、复合催化剂0.2-0.5％、有机抗菌剂0.2-1％、锌离子抗菌剂0.2-1％、银离子抗菌剂0.2-1％、纹理剂0-3％、表面粗糙剂0-0.8％、常规助剂3-5％；所述组分B包括以下质量百分比的成分：抗菌剂0.1-1％、纹理剂0.2-1％、表面粗糙剂0.2-0.5％；所述组分C包括以下质量百分比的成分：特殊颜料0-3.0％、特殊助剂0.2-0.5％。

可选地，所述聚酯树脂为端羧基聚酯树脂，且按照质量百分比包括40-55％酸值为28-38mgKOH/g的端羧基聚酯树脂以及5.0-15％酸值为48-58mgKOH/g的端羧基聚酯树脂。

可选地，所述石英粉的中位粒径为5-8μm。

可选地，所述硫酸钡的中位粒径为1.5-8.5μm。

可选地，所述复合催化剂为季鏻盐和溴化季铵盐复合得到。

可选地，所述有机抗菌剂为季铵盐类、季鏻盐、双胍类、酚类、吡啶类、咪唑类中的一种或多种。

可选地，所述表面粗糙剂为丙烯酸树脂与有机锡的复合物。

另外，本发明还提供一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

a.根据组分A的配方进行配料，后加入高速混合机中进行混合，得到混合物A；

b.将步骤a中的混合均匀的混合物A放入挤出机，经熔融挤出、压片、冷却以及破碎后得到组分A；

c.根据组分B的配方进行配料，并与组分A在高速混合机中混合均匀，后置于研磨机中进行磨粉过筛，得到混合物B；

d.往将磨粉过筛后的混合物B中加入组分C，以800-1500r/min的搅拌速度升温至45-75℃，并保持1-5min，后调节搅拌的速度至500-800r/min，降低温度至30-45℃，并保持1-2min，后冷却至室温得到粉末涂料。

可选地，步骤b所述的挤出机具有双螺杆结构以及单螺杆结构，且混合A依次经过双螺杆结构、单螺杆结构的作用，且所述双螺杆结构的1区温度为100-105℃，所述双螺杆结构的2区温度为110℃-120℃，双螺杆结构的转速为35-40HZ；所述单螺杆结构的温度为110-120℃，所述单螺杆结构的转速40-50HZ。

可选地，本发明的抗菌粉末涂料应用于地板、栏杆、家居、家具、家电、幕墙、医疗器械的表面处理工艺中，且所述表面处理工艺中的固化条件为：固化温度为160-180℃，固化时间为10-15min。

与现有技术相比，本发明所取得的有益技术效果是：

1.本发明制备的粉末涂料中添加有机抗菌剂、锌离子抗菌剂以及银离子抗菌剂，协同增效，使得制备的粉末涂料具有广谱的抗菌活性，可对细菌或霉菌等其它有害微生物进行高效广谱的抑制、杀灭和去除，同时对人体和环境无毒无害，而且涂膜长期使用后仍然具有很高的抗菌率，总体的稳定性高，不容易出现变色或者抗菌失效。

2.本发明通过在相容性佳的组分A的基础上，外加组分B，能有效增加涂膜表面出现纹理效果或微观上的粗糙效果，粗糙的表面的空隙增大，便于银离子、锌离子快速迁移到涂膜表面，起到显著的长效抗菌作用。

3.本发明的粉末涂料通过添加不同酸值的端羧基聚酯树脂进行复配，不仅能保证涂膜的平整外观、耐化学和物理机械性能，还能提高涂膜交联密度以及涂膜的耐磨性，增加涂膜的硬度，还能保证粉末涂料体系在160-180℃/10-15min的条件下能反应完全，且应用的固化条件为160-

180℃/10-15min，也能使抗菌剂的有效成分不被分解或挥发，降低抗菌剂有效成分被破坏的概率，进而使得粉末涂料具有较长的抗菌期。

4.本发明的粉末涂料在制备的过程中采用双螺杆结构和单螺杆结构结合使用，不仅能获得分散均匀的物料，还能促进粉末涂料形成涂膜具有更高的表面微观粗糙度，协同增效抗菌。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。

图1是本发明实施例之一中一种抗菌粉末涂料的制备流程示意图；

图2是本发明实施例之一中一种抗菌粉末涂料的涂层微观示意图；

图3是本发明对比例之一中一种抗菌粉末涂料的涂层微观示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明为一种一种抗菌粉末涂料及其制备方法、应用，根据图1-3所示讲述以下实施例：

实施例1：

本实施例提供一种抗菌粉末涂料，所述抗菌粉末涂料包括组分A、组分B以及组分C，且组分A、组分B以及组分C的总添加量为100％，其中，所述组分A包括以下质量百分比的成分：聚酯树脂45.0-70％、异氰尿酸三缩水甘油酯3.8-5.5％、石英粉1-15％、硫酸钡0-10％、二氧化钛0-22.0％、其它颜料0-5％、复合催化剂0.2-0.5％、有机抗菌剂0.2-1％、锌离子抗菌剂0.2-1％、银离子抗菌剂0.2-1％、纹理剂0-3％、表面粗糙剂0-0.8％、常规助剂3-5％；所述组分B包括以下质量百分比的成分：抗菌剂0.1-1％、纹理剂0.2-1％、表面粗糙剂0.2-0.5％；所述组分C包括以下质量百分比的成分：特殊颜料0-3.0％、特殊助剂0.2-0.5％。

且在优选的实施例中，所述聚酯树脂为端羧基聚酯树脂，并按照质量百分比包括40-55％酸值为28-38mgKOH/g的端羧基聚酯树脂以及5.0-15％酸值为48-58mgKOH/g的端羧基聚酯树脂。此处添加不同酸值的端羧基聚酯树脂能保证粉末涂料形成涂膜时具有平整的外观，以及良好的耐化学和物理机械性能，且能有效提高涂膜交联密度，增加硬度，提高耐磨性，同时加快反应速率，保证体系在160-180℃/10-15min的条件下能反应完全。

在优选的实施例中，所述石英粉的中位粒径为5-8μm，莫氏硬度为7-8；所述硫酸钡的中位粒径为1.5-8.5μm；所述二氧化钛为金红石型二氧化钛，其莫氏硬度为6-7。

在优选的实施例中，所述复合催化剂为季鏻盐和溴化季铵盐复合得到。复合催化剂的使用能加快聚酯树脂与异氰尿酸三缩水甘油酯的反应，把反应温度从200℃降到160-180℃，同时提高交联密度，增加涂膜的硬度和耐磨性，具有操作可行性强的优点。

在优选的实施例中，所述有机抗菌剂为季铵盐类、季鏻盐、双胍类、酚类、吡啶类、咪唑类中的一种或多种。此处的有机抗菌剂能够在短时间内快速杀灭大部分细菌，弥补了无机抗菌剂如锌离子、银离子抗菌剂杀菌速度慢的不足，并与锌离子抗菌剂将锌离子抗菌因子通过缓释的作用相结合，促进粉末涂料具有持久的抗菌效果。

在优选的实施例中，所述表面粗糙剂为丙烯酸树脂与有机锡的复合物。

另外，在组分B中涉及的质量百分比的抗菌剂0.1-1％、纹理剂0.2-1％、表面粗糙剂0.2-0.5％，其中所述抗菌剂为组分A中所述的有机抗菌剂、锌离子抗菌剂、银离子抗菌剂的一种或多种；所述纹理剂为改性PTFE砂纹剂；所述表面粗糙剂为丙烯酸树脂与有机锡复合物。

在优选的实施例中，所述特殊颜料为不同粒径的铝颜料和白色珠光颜料中一种或多种，能增加涂层具有良好的金属质感和装饰效果，使其具有更佳的美感。

在优选的实施例中，所述特殊助剂为市售的邦定助剂，能有效促进特殊颜料在底粉中的分散，提高搅拌过程中的抗粘连性，避免结块。

本实施例还提供上述抗菌粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

a.根据组分A的配方进行配料，后加入高速混合机中进行混合，得到混合物A；

b.将步骤a中的混合均匀的混合物A放入挤出机，经熔融挤出、压片、冷却以及破碎后得到组分A，且所述的挤出机具有双螺杆结构以及单螺杆结构，且混合A依次经过双螺杆结构、单螺杆结构的作用，且所述双螺杆结构的1区温度为100-105℃，所述双螺杆结构的2区温度为110℃-120℃，双螺杆结构的转速为35-40HZ；所述单螺杆结构的温度为110-120℃，所述单螺杆结构的转速40-50HZ；此步骤通过双螺杆结构和单螺杆结构相结合，不仅能获得混炼分散均匀的效果，还能促进粉末涂料形成涂膜具有较高的表面微观粗糙度。

c.根据组分B的配方进行配料，并与组分A在高速混合机中混合均匀，后置于研磨机中进行磨粉过筛，得到混合物B；组分B未与组分A共同熔融混合挤出，但组分B的添加方式能有效增加涂膜表面出现砂纹等纹理效果或者微观上的粗糙效果：一方面粗糙以及凹凸不平的表面能提供与细菌更大的接触面积；另外，粗糙的表面的空隙更大，便于银离子、锌离子等更加容易且快速迁移到涂膜表面，起到抗菌作用。

d.往磨粉过筛后的混合物B中加入组分C，以800-1500r/min的搅拌速度升温至45-75℃，并保持1-5min，后调节搅拌的速度至500-800r/min，降低温度至30-45℃，并保持1-2min，后冷却至室温得到粉末涂料。

另外，将本实施例中的抗菌粉末涂料应用于地板、栏杆、家居、家具、家电、幕墙、医疗器械的表面处理工艺中，且所述表面处理工艺中的固化条件为：固化温度为160-180℃，固化时间为10-15min。在此应用条件下，能降低抗菌剂的有效成分被分解或者挥发的概率，使其保持高效的抗菌效果。又能保证端羧基聚酯树脂与其它成分在反应体系中反应完全，成分间的共同作用，起到快速杀菌、抗菌率高以及持久抗菌的效果。

为了进一步验证本发明，提供实施例2-6的具体配方如下表1，表1中的成分为质量百分比:

表1

且上述实施例2-6的配方，通过与实施例1相同的制备方法制备得到相应的粉末涂料，并在实施例1中的固化条件下，使用相应的粉末涂料。

另外，还提供了对比例1-6，且按照质量百分比，其中对比例1-4的配方如下表2所示：

表2：

且需要说明的是：为了做比较，对比例1、对比例3以及对比例4的粉末涂料的制备方法与实施例6相同，并在与实施例6相同的固化条件下，使用相应的粉末涂料。对比例2的制备方法为：根据表2中的配方进行配料，并其送入高速混合机中混合均匀，后在挤出机中经熔融挤出、压片、冷却、破碎以及研磨后得到粉末涂料，且所述的挤出机具有双螺杆结构以及单螺杆结构，且混合A依次经过双螺杆结构、单螺杆结构的作用，且所述双螺杆结构的1区温度为100-105℃，所述双螺杆结构的2区温度为110℃-120℃，双螺杆结构的转速为35-40HZ；所述单螺杆结构的温度为110-120℃，所述单螺杆结构的转速40-50HZ。

对比例5：

与实施例6的区别仅在于粉末涂料的制备方法中仅使用双螺杆结构。

对比例6：

与实施例6的区别仅在于粉末涂料在使用时，固化条件为：固化温度为200-300℃，固化时间为10min。

将上述实施例2-6以及对比例1-6制备的粉末涂料做相关实验，并设置空白对照组进行比较，结果记录如下表3。

表3

由表3的实验结果记录可知，对比例1中，未添加酸值为48-58mgKOH/g的端羧基聚酯树脂，对本申请的粉末涂料的抗菌性能产生影响，整个反应体系的反应程度影响了成分之间的相互作用，最终影响了抗菌效果；对比例2与实施例6相比较可知，本发明的粉末涂料外加适量的组分B，起到协同增效的作用，能增加粉末涂料的抗菌性能；对比例3、对比例4以及实施例6比较可知，本发明的粉末涂料中添加的有机抗菌剂、锌离子抗菌剂以及银离子抗菌剂的协同作用，能进一步有效增加粉末涂料整体广谱抗菌性能，即成分之间的相互作用能获得更佳的抗菌效果，且在另一验证实验中，单一成分的抗菌效果不仅比抗菌剂、锌离子抗菌剂以及银离子抗菌剂复合使用的效果差，在抗菌时效方面，单一成分的抗菌时效短，而复合成分共同作用具有抗菌效果快、效果高以及时效长的优点；对比例5与实施例6比较，调整了制备方法中的工艺，获得的粉末涂料的抗菌性能依然不如实施例6，说明制备工艺也会影响粉末涂料的最终的性能，制备工艺起到了协同作用，增加的粉末涂料整体的均匀性，且促进微观表面粗糙度，增加抗菌性能，这也体现了方案的整体性作用；对比例6与实施例6比较，可见：固化的温度也会对粉末涂料形成的涂层的抗菌效果有较大的影响，对比例6中的固化温度下，抗菌剂容易分解或挥发，导致抗菌有效成分降低，而本发明的粉末涂料在限定的固化温度以及固化时间下，能获得显著的抗菌作用。

另外，由表3的实验数据记录可知：本发明的粉末涂料具有大于105的压痕硬度，保光率大于80％，色差在0.58-0.78之间，说明本发明的粉末涂料形成涂层具有显著的附着力，硬度高，耐候性强，不容易出现变色。

综合上，本发明的抗菌粉末涂料具有显著的抗菌效果，对人体和环境无毒无害，其稳定性高，不容易出现变色，能获得长效的抗菌效果。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种抗菌粉末涂料，其特征在于：所述抗菌粉末涂料包括组分A、组分B以及组分C，且组分A、组分B以及组分C的总添加量为100％，其中，所述组分A包括以下质量百分比的成分：聚酯树脂45.0-70％、异氰尿酸三缩水甘油酯3.8-5.5％、石英粉1-15％、硫酸钡0-10％、二氧化钛0-22.0％、其它颜料0-5％、复合催化剂0.2-0.5％、有机抗菌剂0.2-1％、锌离子抗菌剂0.2-1％、银离子抗菌剂0.2-1％、纹理剂0-3％、表面粗糙剂0-0.8％、常规助剂3-5％；所述组分B包括以下质量百分比的成分：抗菌剂0.1-1％、纹理剂0.2-1％、表面粗糙剂0.2-0.5％；所述组分C包括以下质量百分比的成分：特殊颜料0-3.0％、特殊助剂0.2-0.5％；

所述聚酯树脂为端羧基聚酯树脂，且按照质量百分比包括40-55％酸值为28-38mgKOH/g的端羧基聚酯树脂以及5.0-15％酸值为48-58mgKOH/g的端羧基聚酯树脂；

所述的抗菌粉末涂料的方法，包括以下步骤：

a.根据组分A的配方进行配料，后加入高速混合机中进行混合，得到混合物A；

b.将步骤a中的混合均匀的混合物A放入挤出机，经熔融挤出、压片、冷却以及破碎后得到组分A；

c.根据组分B的配方进行配料，并与组分A在高速混合机中混合均匀，后置于研磨机中进行磨粉过筛，得到混合物B；

d.往将磨粉过筛后的混合物B中加入组分C，以800-1500r/min的搅拌速度升温至45-75℃，并保持1-5min，后调节搅拌的速度至500-800r/min，降低温度至30-45℃，并保持1-2min，后冷却至室温得到粉末涂料；

其中，步骤b所述的挤出机具有双螺杆结构以及单螺杆结构，使得混合A依次经过双螺杆结构、单螺杆结构的作用，且所述双螺杆结构的1区温度为100-105℃，所述双螺杆结构的2区温度为110-120℃，双螺杆结构的转速为35-40HZ；所述单螺杆结构的温度为110-120℃，所述单螺杆结构的转速40-50HZ；

所述复合催化剂为季鏻盐和溴化季铵盐复合得到；

所述有机抗菌剂为季铵盐类、季鏻盐、双胍类、酚类、吡啶类、咪唑类中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的抗菌粉末涂料，其特征在于：所述石英粉的中位粒径为5-8μm。

3.根据权利要求1所述的抗菌粉末涂料，其特征在于：所述硫酸钡的中位粒径为1.5-8.5μm。

4.根据权利要求1所述的抗菌粉末涂料，其特征在于：所述表面粗糙剂为丙烯酸树脂与有机锡的复合物。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的抗菌粉末涂料的应用，其特征在于，所述抗菌粉末涂料应用于地板、栏杆、家居、家具、家电、幕墙、医疗器械的表面处理工艺中，且所述表面处理工艺中的固化条件为：固化温度为160-180℃，固化时间为10-15min。

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