CN112592611A - 石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料及其制备方法，具体涉及抗菌抗病毒材料。本发明公开了石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料及制备方法，其中石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料包括以下组分：改性硅酸钾30‑80份，水5‑20份，钛白粉4‑16份，硫酸钡3‑10份，改性贝壳粉5‑20份，石墨烯改性锌粉1‑9份，负氧离子释放剂2‑12份，甲醛吸收剂2‑12份，涂料助剂2‑16份，10万粘度羟乙基纤维素0.1‑3份。本发明所述的涂料中加入了改性贝壳粉，甲醛吸收剂，进一步提升了抗菌特别是抗病毒的效果，其中甲醛吸收剂提高了对甲醛的吸收和净化效果，本发明所制备的涂料，稳定性好，杀菌效果好。

Description

石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料及其制备方法，具体涉及抗菌抗病毒材料。
背景技术
目前，我国丙烯酸树脂的品种已经相对完善，但是与国外先进同行相比，生产规模、工艺控制及部分特殊性能要求的产品还存在一定差距，特别是在工艺控制与质量稳定性方面。因此，我们要在未来几年内，采用更先进的自动化控制系统，确保产品工艺控制能保持一致，从而进一步提高产品质量的稳定性，特别是产品质量力求达到国外厂家的水平，是丙烯酸树脂发展的当务之急，也是根本所在。其中，江苏三木、山东科耀化工、同德化工等企业生产的丙烯酸树脂产品表现良好。
表面涂饰材料有NC涂料、UV涂料和水性涂料等。传统的NC涂料、UV涂料主要以溶剂型为主，这类涂料浪费石油资源，在生产和使用过程中会释放出大量的挥发性有机化合物(VOC)，对人类健康和自然环境都是一种危害。水性涂料是以水为分散介质的有机聚合物涂料，在涂装过程中，水分逐渐挥发，形成有机聚合物涂层。由于木质基材的特殊性，水性涂料在其表面的涂装面临着比溶剂型涂料更多的技术难题，比如成膜时间长、对环境温湿度敏感、漆膜耐水性差、附着力低以及容易开裂等，这些问题在一定程度上限制了水性木器涂料的发展和使用。针对上述缺陷，国内外很多科研团队和企业进行了大量研究，利用无机改性剂、硅烷偶联剂、金属粉等对水性涂料性能进行完善功能化改性，取得了长足的进步，但还是不能满足客户的高端需求。
虽然我国目前使用的涂料仍以中低档为主，但我国丙烯酸涂料的品种较齐全，与发达国家相比，差距并不在于涂料的品种，而是原料、生产设备、生产工艺以及生产规模的差距。其中生产规模较大、技术起点较高的企业，生产的产品技术含量高、质量好。
石墨烯是由sp2杂化碳原子相互连接形成单原子层厚度二维蜂窝状晶格结构的碳材料。石墨烯具有优异的电学、力学、热学和机械性能，有望在透明导电膜复合材料、能源、传感器、生物技术、催化材料等领域得到广泛应用。
出于现代人对于各种病毒、细菌、污染等的预防,出现了各种抗菌抗病毒涂料,近几年来最受欢迎的抗菌抗病毒材料就是石墨烯，例如石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效，而且不会伤害到人体细胞，但是单纯的石墨烯结构的抗菌抗病毒能力有限,难以满足现代对于抗病毒率、抗细菌率等越来越高的要求，因此市场急需研制一种石墨烯基复合抗菌抗病毒涂料及其制备方法来帮助人们解决现有的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，另一方面公开了石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料的制备方法。
石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，包括以下基础组分：改性硅酸钾30-80份，去离子水5-20份，钛白粉4-16份，硫酸钡3-10份，改性贝壳粉5-20份，石墨烯改性锌粉1-9份，负氧离子释放剂2-12份，甲醛吸收剂2-12份，涂料助剂2-16份，10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份。
优选的，所述的涂料助剂由以下组分组成：消泡剂0-3份，分散剂1-5份，润湿剂1-4份，稳定剂0-4份。
优选的，所述的负氧离子释放剂为玛琳石、盐石粉、礌石粉、砭石粉和角闪石粉复合而成。
优选的，所述的甲醛吸收剂为钛酸酯改性滑石粉。
优选的，所述的改性硅酸钾为硅丙乳液改性硅酸钾。
优选的，所述的改性贝壳粉；
具体的，改性贝壳粉为将贝壳研碎，并充分球磨，过800目筛，得到微米级的贝壳粉，然后在400-600℃下，在有氧环境中煅烧15-30分钟，去除贝壳粉中的壳质素，制得改性贝壳粉。
本发明的另一方面公开了一种制备石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：在乳化分散组合搅拌机中依次加入：改性硅酸钾30-80份，去离子水5-20份，钛白粉4-16份，硫酸钡3-10份，改性贝壳粉5-20份，石墨烯改性锌粉1-9份，并以580rpm速率分散5min-8min；
步骤2：调转速到700rpm-800rpm，加入0-1份消泡剂、1-5份分散剂、1-4份润湿剂，分散20min-40min；
步骤3：加入负氧离子释放剂2-12份并以700rpm-800rpm速率分散20min-30min；
步骤4：静置2min-3min，加入甲醛吸收剂2-12份并以600rpm-700rpm速率分散20min-30min；
步骤5：静置2min-3min，加入10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份并以1500rpm-1800rpm速率分散30min-40min；
步骤6：加入0-1份消泡剂和0-4份稳定剂，并以680rpm-700rpm速率分散20min-30min，所得即为所述涂料。
本发明的有益效果在于，通过石墨烯负载金属离子，分解病毒、细菌和有机物,金属离子杀死附着的病毒，加上石墨烯本身结构的抗菌抗病毒能力使本抗菌抗病毒涂料的性能更加优良，从而解决了目前单纯石墨烯结构的抗菌抗病毒能力有限，提升了涂料的抗菌抗病毒的效果问题，同时在涂料中加入改性贝壳粉，甲醛吸收剂，进一步提升了抗菌特别是抗病毒的效果，其中甲醛吸收剂提高了对甲醛的吸收和净化效果，本发明所制备的涂料，稳定性好，杀菌效果好。
具体实施方式
实施例1
原料制备过程包括：石墨烯改性锌粉制备，改性贝壳粉制备，负氧离子释放剂制备，涂料制备。
其中，石墨烯改性锌粉制备过程如下：
步骤1：选取粉末状锌粉过1250目；
步骤2：选质量比例为：0.1-10：0.1-10：100的石墨烯、氧化石墨烯、锌粉，将石墨烯溶液和锌粉均匀混合后，得到混合物；
步骤3：经旋转蒸发后制得石墨烯改性锌粉；
优选的，石墨烯、氧化石墨烯、锌粉的比例为2：1：100。
需要说明的是石墨烯与锌粉的混合过程中加入了氧化石墨烯增加了石墨烯改性锌粉表面活性，易于在某些分散系中快速的分散，并稳定存在。
其中，改性贝壳粉制备过程如下：
步骤1：选取壳质素占重量比在3%-5%贝壳研碎，并充分球磨，
步骤2：过800目筛，得到微米级的贝壳粉，然后在400-600℃下，在有氧环境中煅烧15-30分钟，去除贝壳粉中的壳质素，制得改性贝壳粉。
需要说明的的是壳质素是较为均匀的分布在贝壳粉的表面，通过有氧环境中的煅烧，使得壳质素的多糖分子裂解成更多的小分子结构，且该小分子结构具有较高的活性，能与其他有机物或无机物进行交联反应生成更稳定的结构。
其中，负氧离子释放剂制备具体过程如下：
步骤1：取玛琳石2-10份、盐石粉0-2份、礌石粉0-2份、砭石粉0-2份和角闪石粉0-2份。
步骤2：在去离子水中加入上一步骤的所述成分经旋转蒸发后制得负氧离子释放剂；其中，涂料制备过程如下：
步骤1：在乳化分散组合搅拌机中依次加入去离子水20份、改性硅酸钾80份，钛白粉13份，硫酸钡5份，改性贝壳粉20份，石墨烯改性锌粉8份，并以580rpm速率分散5min；
步骤2：调转速到700rpm-800rpm，加入消泡剂1份、分散剂2份、润湿剂1份、稳定剂1份，分散30min；
步骤3：加入负氧离子释放剂10份并以800rpm速率分散30min；
步骤4：静置2min-3min，加入甲醛吸收剂12份并以700rpm速率分散30min；
步骤5：静置2min-3min，加入10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份并以1700rpm速率分散30min；
步骤6：加入剩余的消泡剂1份和剩余的稳定剂0.5份，并以700rpm速率分散20min-30min，所得即为所述涂料。
实施例2
具体实施例2与实施例1在石墨烯改性锌粉制备，改性贝壳粉制备，甲醛吸收剂制备均相同，主要区别在于涂料制备，过程如下：
步骤1：在乳化分散组合搅拌机中依次加入配方量的称取去离子水10份、改性硅酸钾40份，钛白粉7份，硫酸钡8份，改性贝壳粉15份，石墨烯改性锌粉5份，并以580rpm速率分散6min；
步骤2：调转速到800rpm，加入1份消泡剂、4份分散剂、3份润湿剂，分散20min；
步骤3：加入负氧离子释放剂10份并以800rpm速率分散25min；
步骤4：静置2min-3min，加入甲醛吸收剂10份并以700rpm速率分散20min；
步骤5：静置2min-3min，加入10万粘度羟乙基纤维素2份并以1700rpm速率分散25min；
步骤6：加入剩余的消泡剂2份和稳定剂1份，并以700rpm速率分散30min，所得即为所述涂料。
实施例3
具体实施例3与实施例1在石墨烯改性锌粉制备，改性贝壳粉制备，甲醛吸收剂制备均相同，主要区别在于涂料制备，过程如下：
步骤1：在乳化分散组合搅拌机中依次加入配方量的称取去离子水20份、改性硅酸钾80份，钛白粉13份，硫酸钡5份，改性贝壳粉20份，石墨烯改性锌粉8份，并以580rpm速率分散5min；
步骤2：调转速到700rpm-800rpm，加入1份消泡剂、3份分散剂、2份润湿剂，分散30min；
步骤3：加入负氧离子释放剂10份并以800rpm速率分散30min；
步骤4：静置2min-3min，加入甲醛吸收剂12份并以700rpm速率分散30min；
步骤5：静置2min-3min，加入10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份并以1700rpm速率分散30min；
步骤6：加入剩余的消泡剂2份和稳定剂3份并以700rpm速率分散20min-30min，所得即为所述涂料。
将上述实施例1-3所得的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料倒入琼脂培养基，不灭菌，置于37℃的烘箱中进行培养，按照抑菌圈试验法检测上述材料在培养皿中的抑菌圈大小，检测其抑菌率，结果如表1所示。
表1
Figure 494086DEST_PATH_IMAGE001
其中以实施例1的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料作抗病毒实验对象，测试结果如表2所示。
表2
Figure 861351DEST_PATH_IMAGE002
。
综上表1和表2数据所示， 石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料具有优良的抗菌和抗病毒的效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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 (7)

1.石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，其特征在于：包括以下组分：改性硅酸钾30-80份，去离子水5-20份，钛白粉4-16份，硫酸钡3-10份，改性贝壳粉5-20份，石墨烯改性锌粉1-9份，负氧离子释放剂2-12份，甲醛吸收剂2-12份，涂料助剂2-16份，10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，其特征在于：所述的涂料助剂由以下组分组成：消泡剂0-3份，分散剂1-5份，润湿剂1-4份，稳定剂0-4份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，其特征在于：所述的负氧离子释放剂为玛琳石、盐石粉、礌石粉、砭石粉和角闪石粉复合而成。
4.根据权利要求1所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，其特征在于：所述的甲醛吸收剂为钛酸酯改性滑石粉。
5.根据权利要求1所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，其特征在于：所述的改性硅酸钾为硅丙乳液改性硅酸钾。
6.一种石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料的制备方法，其特征在于：制备如权利要求1-3任一所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，所述的改性贝壳粉的制备方法包括如下：
将贝壳研碎，并充分球磨，过800目筛，得到微米级的贝壳粉，然后在400-600℃下，在有氧环境中煅烧15-30分钟，去除贝壳粉中的壳质素，制得改性贝壳粉。
7.一种石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料的制备方法，其特征在于：制备如权利要求2所述的石墨烯基改性抗菌抗病毒涂料，包括步骤如下：
步骤1：在乳化分散组合搅拌机中依次加入：改性硅酸钾30-80份，去离子水5-20份，钛白粉4-16份，硫酸钡3-10份，改性贝壳粉5-20份，石墨烯改性锌粉1-9份，并以580rpm速率分散5min-8min；
步骤2：调转速到700rpm-800rpm，加入0-1份消泡剂、1-5份分散剂、1-4份润湿剂，分散20min-40min；
步骤3：加入负氧离子释放剂2-12份并以700rpm-800rpm速率分散20min-30min；
步骤4：静置2min-3min，加入甲醛吸收剂2-12份并以600rpm-700rpm速率分散20min-30min；
步骤5：静置2min-3min，加入10万粘度羟乙基纤维素0.1-3份并以1500rpm-1800rpm速率分散30min-40min；
步骤6：加入0-1份消泡剂和0-4份稳定剂并以680rpm-700rpm速率分散20min-30min，即得所述涂料。
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