CN112480770A - 一种耐候抗菌涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种耐候抗菌涂料及其制备方法；由以下重量份数的原料组成：30～60份丙烯酸酯共聚乳液、12～16份水性氟碳树脂、10～15份改性累托石微粉、8～12份改性硅藻土微球、3.2～4.5份沉淀硫酸钡、1.8～2.3份纳米氧化锌、0.5～2.2份羟乙基纤维素、1.6～2.2份异辛醇二乙基己醇、1.2～1.5份分散剂、1.0～2.5份表面活性剂、20～40份流平剂、0.9～1.8份成膜助剂及20～30份去离子水；本发明所制备的涂料不仅具有很好的耐候性能及抗菌性能，而且还具有很好的力学性能，延长了其使用寿命的同时也有效地保证了本发明所制备的耐候抗菌涂料的质量。

Description

一种耐候抗菌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种耐候抗菌涂料及其制备方法。

背景技术

涂料在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的黏稠液体。涂料对微生物侵袭的敏感性取决于涂料和溶剂的化学性质，表面覆盖物的种类和涂料薄膜暴露的条件。

涂料在现实生活中应用的十分广泛，其广泛应用于诸多领域。在中国专利申请号为CN201410703438.6的专利文件中公开了一种防污水性乳胶漆涂料。其制备的方法虽然具有一定的防污效果。但是其耐候性能及抗菌性能相对较差，且力学性能也有待提高。基于此种情况，提供一种耐候抗菌涂料及其制备方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种耐候抗菌涂料，本发明所制备的涂料不仅具有很好的耐候性能及抗菌性能，而且还具有很好的力学性能，延长了其使用寿命的同时也有效地保证了本发明所制备的耐候抗菌涂料的质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种耐候抗菌涂料，由以下重量份数的原料组成：30～60份丙烯酸酯共聚乳液、12～16份水性氟碳树脂、10～15份改性累托石微粉、8～12份改性硅藻土微球、3.2～4.5份沉淀硫酸钡、1.8～2.3份纳米氧化锌、0.5～2.2份羟乙基纤维素、1.6～2.2份异辛醇二乙基己醇、1.2～1.5份分散剂、1.0～2.5份表面活性剂、20～40份流平剂、0.9～1.8份成膜助剂及20～30份去离子水。

更进一步地，所述改性累托石微粉的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、称取适量的累托石并将之粉碎、研磨至粒径为0.2～0.5μm的微粉，所得累托石微粉置于恒温干燥箱内并在100～120℃的条件下干燥处理2～3h；待干燥完毕后将其自然冷却至室温，取出累托石微粉；然后将所得的累托石微粉投至反应釜中，并向反应釜中加入浓度为60～70%、用量为累托石微粉4～7倍的乙醇溶液，超声分散处理30～45min，所得分散体系保存、备用；

Ⅱ、称取适量的偶联剂并将之在50～60℃的去离子水中水解30～40min，所得的混合液加入分散体系中，混合搅拌均匀后将所得反应体系的温度升至60～75℃，并在此温度下以180～300r/min的速率搅拌反应2～3h；待反应完毕后对所得反应液进行抽滤处理，回收滤液中的乙醇；然后将滤出的固体转入恒温干燥箱内，并在100～110℃的温度下干燥处理2～3h，得到改性累托石半成品；

Ⅲ、将所得的改性累托石半成品置于反应釜中，然后分别向反应釜中加入质量为改性累托石半成品0.14～0.22%的3-羟基-1-甲氧基-2-甲基蒽醌、5～8倍的甲醇及0.032～0.038%的2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑，在紫外光照射下使反应釜内的混合物在55～65℃的条件下搅拌反应50～70min，待反应完毕后，将反应釜内的混合物滤出，所得固体滤出物经醇洗3～4次后置于恒温干燥箱内进行干燥处理后，即得改性累托石微粉成品。

更进一步地，所述步骤Ⅱ中偶联剂选用异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯中的任意一种；且所述偶联剂的用量为累托石微粉的16～22%。

更进一步地，所述步骤Ⅲ中所用的紫外光的波长为365nm，紫外光照强度为80～200W/cm。

更进一步地，所述改性硅藻土微球的制备方法为：称取适量的硅藻土，并将之研磨至0.1～0.3μm的微粉后浸没于质量为其4～6倍、浓度为3～5%的壳聚糖溶液，然后依次向壳聚糖溶液中加入质量为硅藻土5～9%的异噻唑啉酮及15～20%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷；再在20～25kW的功率条件下，超声混合30～40min；待超声结束后，经冷冻干燥，制得具有杀菌功能的硅藻土微球。

更进一步地，所述分散剂选用十二烷基磷酸酯、十二烷基硫酸钠中的任意一种。

更进一步地，所述表面活性剂选用OP-10、Tween-20、PEG20000中的任意一种。

更进一步地，所述流平剂选用PV88、ModaflowⅡ或者ModaflowⅢ中的任意一种。

更进一步地，所述成膜助剂选用丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一种。

一种耐候抗菌涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按上述配方量准确称取的各原料，并将原料中的各固体成分粉碎研磨为0.2～0.5μm微粒，然后将所得的各固体原料微粉投至混合搅拌机内，再将丙烯酸酯共聚乳液、水性氟碳树脂及1/3质量的去离子水并以600～800r/min的转速搅拌30～50min，所得记为第一混合浆料；

S2、将步骤S1中所得的混合乳液由混合搅拌机内取出，并在25～40kHz的条件下超声分散25～40min，再将所得置于反应釜中，并将反应釜内的温度升至65～80℃，然后加入分散剂并以1000～1200r/min的转速搅拌反应2～3h，再经冷却降至室温后，所得记为第二混合浆料；

S3、向步骤S2中所得的第二混合浆料中加入余量的去离子水，搅拌5～10min后，再将剩余原料加入其中并以1500～1800r/min的转速搅拌40～60min，待搅拌完毕后即得耐候抗菌涂料成品。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过将累托石微粉及偶联剂置于乙醇溶液中；其中，偶联剂中的亲无机基团与累托石微粉中的硅氧键之间发生化学反应而成键。从而实现了累托石微粉由亲水性转变为疏水性，有利于累托石微粉能均匀分散在丙烯酸酯共聚乳液及水性氟碳树脂内，有效地保证了所制备的涂料的均一性。再者，通过累托石微粉表面连接的偶联剂在3-羟基-1-甲氧基-2-甲基蒽醌的作用下与2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑中的相关官能团形成作用力较大的化学键。最终实现了以偶联剂为“纽带”将（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑成功地“安装”在累托石微粉的表面。在丙烯酸酯共聚乳液、水性氟碳树脂及改性累托石微粉的协同作用下使得所制备涂料的耐候性能得到很大程度地提高，延长了其使用寿命的同时也保证了所制备涂料的质量。另外，改性累托石微粉的使用也有效改善了所制备的涂料的力学性能，提高了其品质。

2、通过将硅藻土微粉浸没于壳聚糖溶液，此时壳聚糖溶液中的异噻唑啉酮能有效地渗透及贴附在硅藻土的内壁及外壁上；然后壳聚糖溶液中的γ～氨丙基三乙氧基硅烷与硅藻土表面的相关官能团发生化学反应，从而将异噻唑啉酮有效地“禁锢”在硅藻土内壁空隙中，有效地提高了硅藻土的抗菌性能。以改性硅藻土微球作为制备涂料的原料也有效地提高了其抗菌性能。

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。显然，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。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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种耐候抗菌涂料，由以下重量份数的原料组成：30份丙烯酸酯共聚乳液、12份水性氟碳树脂、10份改性累托石微粉、8份改性硅藻土微球、3.2份沉淀硫酸钡、1.8份纳米氧化锌、0.5份羟乙基纤维素、1.6份异辛醇二乙基己醇、1.2份十二烷基磷酸酯、1.0份表面活性剂OP-10、20份流平剂PV88、0.9份丙二醇丁醚及20份去离子水。

改性累托石微粉的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、称取适量的累托石并将之粉碎、研磨至粒径为0.2μm的微粉，所得累托石微粉置于恒温干燥箱内并在100℃的条件下干燥处理2h；待干燥完毕后将其自然冷却至室温，取出累托石微粉；然后将所得的累托石微粉投至反应釜中，并向反应釜中加入浓度为60%、用量为累托石微粉4倍的乙醇溶液，超声分散处理30min，所得分散体系保存、备用；

Ⅱ、称取适量的偶联剂并将之在50℃的去离子水中水解30min，所得的混合液加入分散体系中，混合搅拌均匀后将所得反应体系的温度升至60℃，并在此温度下以180r/min的速率搅拌反应2h；待反应完毕后对所得反应液进行抽滤处理，回收滤液中的乙醇；然后将滤出的固体转入恒温干燥箱内，并在100℃的温度下干燥处理2h，得到改性累托石半成品；

Ⅲ、将所得的改性累托石半成品置于反应釜中，然后分别向反应釜中加入质量为改性累托石半成品0.14%的3-羟基-1-甲氧基-2-甲基蒽醌、5倍的甲醇及0.032%的2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑，在紫外光照射下使反应釜内的混合物在55℃的条件下搅拌反应50min，待反应完毕后，将反应釜内的混合物滤出，所得固体滤出物经醇洗3次后置于恒温干燥箱内进行干燥处理后，即得改性累托石微粉成品。

步骤Ⅱ中偶联剂选用异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯；且偶联剂的用量为累托石微粉的16%。

步骤Ⅲ中所用的紫外光的波长为365nm，紫外光照强度为80W/cm。

改性硅藻土微球的制备方法为：称取适量的硅藻土，并将之研磨至0.1μm的微粉后浸没于质量为其4倍、浓度为3%的壳聚糖溶液，然后依次向壳聚糖溶液中加入质量为硅藻土5%的异噻唑啉酮及15%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷；再在20kW的功率条件下，超声混合30min；待超声结束后，经冷冻干燥，制得具有杀菌功能的硅藻土微球。

一种耐候抗菌涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按上述配方量准确称取的各原料，并将原料中的各固体成分粉碎研磨为0.2μm微粒，然后将所得的各固体原料微粉投至混合搅拌机内，再将丙烯酸酯共聚乳液、水性氟碳树脂及1/3质量的去离子水并以600r/min的转速搅拌30min，所得记为第一混合浆料；

S2、将步骤S1中所得的混合乳液由混合搅拌机内取出，并在25kHz的条件下超声分散25min，再将所得置于反应釜中，并将反应釜内的温度升至65℃，然后加入分散剂并以1000r/min的转速搅拌反应2h，再经冷却降至室温后，所得记为第二混合浆料；

S3、向步骤S2中所得的第二混合浆料中加入余量的去离子水，搅拌5min后，再将剩余原料加入其中并以1500r/min的转速搅拌40min，待搅拌完毕后即得耐候抗菌涂料成品。

实施例2

本实施例所提供的耐候抗菌涂料的原料和制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：所述耐候抗菌涂料的具体组成不同；具体地，其由以下重量份数的原料组成：30～60份丙烯酸酯共聚乳液、12～16份水性氟碳树脂、10～15份改性累托石微粉、8～12份改性硅藻土微球、3.2～4.5份沉淀硫酸钡、1.8～2.3份纳米氧化锌、0.5～2.2份羟乙基纤维素、1.6～2.2份异辛醇二乙基己醇、1.2～1.5份分散剂、1.0～2.5份表面活性剂、20～40份流平剂、0.9～1.8份成膜助剂及20～30份去离子水；

实施例3

本实施例所提供的耐候抗菌涂料的原料和制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：所述耐候抗菌涂料的具体组成不同；具体地，其由以下重量份数的原料组成：30～60份丙烯酸酯共聚乳液、12～16份水性氟碳树脂、10～15份改性累托石微粉、8～12份改性硅藻土微球、3.2～4.5份沉淀硫酸钡、1.8～2.3份纳米氧化锌、0.5～2.2份羟乙基纤维素、1.6～2.2份异辛醇二乙基己醇、1.2～1.5份分散剂、1.0～2.5份表面活性剂、20～40份流平剂、0.9～1.8份成膜助剂及20～30份去离子水；

对比例1

本实施例所提供的耐候抗菌涂料的原料和制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：其原料中不含改性累托石微粉；

对比例2

本实施例所提供的耐候抗菌涂料的原料和制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：其原料中不含改性硅藻土微球；

性能测试

取经实施例1～3制备的耐候抗菌涂料各一份，并分别将之记做试验例1～3；然后再分别取与试验例1～3等量的、经对比例1～2所制备的耐候抗菌涂料各一份，并分别将之记做对比例1～2；然后分别对试验例1～3及对比例1～2所提供的耐候抗菌涂料的相关性能进行检测，所得数据记录于下表1及：

表1

表2

由上表中的相关数据可知，本发明所制备的涂料不仅具有很好的耐候性能及抗菌性能，而且还具有很好的力学性能，延长了其使用寿命的同时也有效地保证了本发明所制备的耐候抗菌涂料的质量。由此表明本发明制备的耐候抗菌涂料具有更广阔的市场前景，更适宜推广。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耐候抗菌涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：30～60份丙烯酸酯共聚乳液、12～16份水性氟碳树脂、10～15份改性累托石微粉、8～12份改性硅藻土微球、3.2～4.5份沉淀硫酸钡、1.8～2.3份纳米氧化锌、0.5～2.2份羟乙基纤维素、1.6～2.2份异辛醇二乙基己醇、1.2～1.5份分散剂、1.0～2.5份表面活性剂、20～40份流平剂、0.9～1.8份成膜助剂及20～30份去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述改性累托石微粉的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、称取适量的累托石并将之粉碎、研磨至粒径为0.2～0.5μm的微粉，所得累托石微粉置于恒温干燥箱内并在100～120℃的条件下干燥处理2～3h；待干燥完毕后将其自然冷却至室温，取出累托石微粉；然后将所得的累托石微粉投至反应釜中，并向反应釜中加入浓度为60～70%、用量为累托石微粉4～7倍的乙醇溶液，超声分散处理30～45min，所得分散体系保存、备用；

Ⅱ、称取适量的偶联剂并将之在50～60℃的去离子水中水解30～40min，所得的混合液加入分散体系中，混合搅拌均匀后将所得反应体系的温度升至60～75℃，并在此温度下以180～300r/min的速率搅拌反应2～3h；待反应完毕后对所得反应液进行抽滤处理，回收滤液中的乙醇；然后将滤出的固体转入恒温干燥箱内，并在100～110℃的温度下干燥处理2～3h，得到改性累托石半成品；

Ⅲ、将所得的改性累托石半成品置于反应釜中，然后分别向反应釜中加入质量为改性累托石半成品0.14～0.22%的3-羟基-1-甲氧基-2-甲基蒽醌、5～8倍的甲醇及0.032～0.038%的2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑，在紫外光照射下使反应釜内的混合物在55～65℃的条件下搅拌反应50～70min，待反应完毕后，将反应釜内的混合物滤出，所得固体滤出物经醇洗3～4次后置于恒温干燥箱内进行干燥处理后，即得改性累托石微粉成品。

3.根据权利要求2所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述步骤Ⅱ中偶联剂选用异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯中的任意一种；且所述偶联剂的用量为累托石微粉的16～22%。

4.根据权利要求2所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述步骤Ⅲ中所用的紫外光的波长为365nm，紫外光照强度为80～200W/cm。

5.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于，所述改性硅藻土微球的制备方法为：称取适量的硅藻土，并将之研磨至0.1～0.3μm的微粉后浸没于质量为其4～6倍、浓度为3～5%的壳聚糖溶液，然后依次向壳聚糖溶液中加入质量为硅藻土5～9%的异噻唑啉酮及15～20%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷；再在20～25kW的功率条件下，超声混合30～40min；待超声结束后，经冷冻干燥，制得具有杀菌功能的硅藻土微球。

6.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述分散剂选用十二烷基磷酸酯、十二烷基硫酸钠中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述表面活性剂选用OP-10、Tween-20、PEG20000中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述流平剂选用PV88、ModaflowⅡ或者ModaflowⅢ中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的一种耐候抗菌涂料，其特征在于：所述成膜助剂选用丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一种。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述一种耐候抗菌涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按上述配方量准确称取的各原料，并将原料中的各固体成分粉碎研磨为0.2～0.5μm微粒，然后将所得的各固体原料微粉投至混合搅拌机内，再将丙烯酸酯共聚乳液、水性氟碳树脂及1/3质量的去离子水并以600～800r/min的转速搅拌30～50min，所得记为第一混合浆料；

S2、将步骤S1中所得的混合乳液由混合搅拌机内取出，并在25～40kHz的条件下超声分散25～40min，再将所得置于反应釜中，并将反应釜内的温度升至65～80℃，然后加入分散剂并以1000～1200r/min的转速搅拌反应2～3h，再经冷却降至室温后，所得记为第二混合浆料；

S3、向步骤S2中所得的第二混合浆料中加入余量的去离子水，搅拌5～10min后，再将剩余原料加入其中并以1500～1800r/min的转速搅拌40～60min，待搅拌完毕后即得耐候抗菌涂料成品。