CN112940547A - 一种无机防霉涂料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无机防霉涂料，由包含以下重量份的原料制备而成：纳米硅酸盐100‑180份、钛白粉35‑60份、纳米二氧化钛3‑8份、气相二氧化硅10‑18份、硅藻土3‑8份、缓释防霉剂3‑12份、去离子水100‑150份；缓释防霉剂包括以下组分：复合防霉金属30‑50份、介孔二氧化硅30‑50份、溶剂50‑80份、分散剂3‑5份；复合防霉金属包括质量比为（0.3‑1）：（0.3‑1）：（0.5‑0.8）的纳米银、纳米铜、纳米氧化锌。本申请具有提高涂料防霉性能、延长涂料防霉耐久性的优点。

Description

一种无机防霉涂料

技术领域

本申请涉及涂料制备技术领域，尤其是涉及一种无机防霉涂料。

背景技术

涂料已被广泛应用于建筑、工业等领域，特别是在乳胶漆涂料中，由于含有纤维素类衍生物成分，这类成分容易成为微生物的营养源，当在合适的温度、湿度下会导致大量微生物的滋生，尤其是霉菌的滋生会导致涂料变质，粘度下降。为了提高涂料的防霉性能，通常会在涂料中添加防霉剂以抑制霉菌的滋生，达到防霉的效果。

目前主要是通过添加防霉剂来提高有机涂料的抗菌防霉性能，主要有天然防霉剂、无机防霉剂和有机防霉剂等。天然防霉剂安全环保，但耐热性较差，受热易分解，防霉药效持续时间较短；无机防霉剂是一种广谱防霉剂，成本较低，适合大规模使用，但无机防霉剂会随着使用时间的推移，金属防霉活性成分会逐渐损耗，导致防霉效果下降，无法起到耐久抗菌的效果；有机防霉剂作用快、抑菌防霉效果好，但也存在耐热性较差、具有一定毒性的缺陷。

针对上述中的相关技术，发明人认为单纯通过添加防霉剂来提升涂料的抗菌防霉效果作用有限，需要提高涂料自身的防霉性能。

发明内容

为了提高涂料的防霉效果，提升涂料的防霉耐久性，本申请提供一种无机防霉涂料。

本申请提供的无机防霉涂料采用如下的技术方案：

一种无机防霉涂料，由包含以下重量份的原料制备而成：纳米硅酸盐100-180份、钛白粉35-60份、纳米二氧化钛3-8份、气相二氧化硅10-18份、硅藻土3-8份、缓释防霉剂3-12份、去离子水100-150份。

通过采用上述技术方案，气相二氧化硅是一种气溶胶二氧化硅，与硅酸盐能够可反应制备形成成膜性较好的无机涂料，选用纳米级的硅酸盐可以提高涂料的成膜性；钛白粉是优良的抗紫外线剂，可以减少涂料的紫外线老化过程，延长涂料的耐久性，同时钛白粉也是品质较佳的白色颜料，能够显著提升涂料的白度；在配方中添加硅藻土，利用硅藻土的无机、碱性材料特质，能够有效抑制霉菌的生长，且硅藻土中存在有光触媒，在发生光电反应电解水分子过程中能够产生具有强氧化性的氢氧根离子，能够有效抑制和杀灭霉菌；缓释防霉剂，可以有效缓解防霉剂成分随着涂料老化过程的衰减，提高涂料的防霉耐久性能。

可选的，所述缓释防霉剂包括以下组分：复合防霉金属30-50份、介孔二氧化硅30-50份、溶剂50-80份、分散剂3-5份。

通过采用上述技术方案，复合防霉金属主要是利用金属离子对霉菌的抑制和灭杀作用起到防霉杀菌的效果；介孔二氧化硅具有高活性和比表面积，可以金属粒子吸附固定在多孔结构中，形成了高结合牢度且负载有抗菌金属的二氧化硅粒子，起到显著的缓释抗菌效果。

可选的，所述复合防霉金属包括质量比为(0.3-1)：(0.3-1)：(0.5-0.8)的纳米银、纳米铜、纳米氧化锌。

通过采用上述技术方案，纳米银、纳米铜和纳米氧化锌具有较好的抗菌防霉效果，通过三者的复配，可以起到更好地防霉抑菌作用，有助于提高防霉剂的防霉性能。

可选的，所述溶剂为水溶性聚氨酯。

通过采用上述技术方案，水溶性聚氨酯能够在介孔二氧化硅表面形成包覆膜，使得金属粒子在介孔二氧化硅表面的结合牢度更高，进一步提高了缓释防霉剂的防霉耐久性。

可选的，所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠的任一种或多种。

通过采用上述技术方案，硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠都是属于无机分散剂，通过加入此类分散剂，能够提高体系中各组分的分散效果，使得缓释防霉剂能够形成更加稳定地分散体系，提高其稳定性。

可选的，所述介孔二氧化硅的粒度为50-100nm。

通过采用上述技术方案，控制介孔二氧化硅的粒度范围，可以提高介孔二氧化硅的分散均匀性，有助于提高涂料的防霉均一性。

可选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

通过采用上述技术方案，金红石型钛白粉的高能辐射吸收率更高，对紫外线的反射率要更低。因此，选用金红石型钛白粉对于涂料中的成膜物质的紫外线反射较少，从而可以延长涂料的使用寿命。

可选的，所述硅藻土为的细度为800-1000目。

通过采用上述技术方案，控制硅藻土的细度，可以提高硅藻土与其余组分的分散混合均匀性，从而有助于进一步提高无机涂料的防霉均一性。

可选的，所述缓释防霉剂的制备方法为：

S901、将纳米银、纳米铜、纳米氧化锌、以及介孔二氧化硅在球磨机中通过去离子水进行湿磨混合1-3h，得到混磨湿料；

S902、将步骤S901中制得的混磨湿料在90-100℃下热烘1-2h至烘干；

S903、将步骤S902中制得的烘干料通过分散机进行初步分散，分散至分散料无结块、团聚料；

S904、将步骤S903中得到的分散料在500-600℃下煅烧4-8h，得到缓释防霉剂烧结料；

S905、将步骤S904中得到的烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，得到缓释防霉剂粉体，控制缓释防霉剂粉体的粒度为70-100nm；

S906、将步骤S905制得的缓释防霉剂粉体与溶剂、分散剂进行分散混合，制得混合均匀的缓释防霉剂液体。

通过采用上述技术方案，球磨机湿磨可以使得纳米银、纳米铜、纳米氧化锌、以及介孔二氧化硅更好地分散混合，形成均匀的混合料，并且通过湿磨可以除去物料表面的油污和杂质；经过煅烧可以将纳米银、纳米铜、纳米氧化锌分别与介孔二氧化硅形成包覆反应，实现介孔二氧化硅对防霉金属粒子的负载，制得缓释防霉剂粉料，最后再将缓释防霉剂粉体与溶剂、分散剂进行分散混合，制得混合均匀的缓释防霉剂液体。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过气相二氧化硅和硅酸盐形成成膜性较好的无机涂料，选用纳米级硅酸盐进一步提高涂料成膜特性，在无机涂料自身的防霉性质基础上通过添加硅藻土，利用硅藻土的无机、碱性材料特质，能够有效抑制霉菌的生长；

2.利用介孔二氧化硅具有高活性和比表面积，将纳米银、纳米氧化锌、纳米铜进行吸附固定，形成高结合牢度且负载有抗菌金属粒子的二氧化硅粒子，起到显著的缓释防霉效果；

3.水溶性聚氨酯可以在介孔二氧化硅表面进一步包覆金属粒子，形成有效的缓释膜层；

4.添加无机分散剂，通过分散剂，显著提高体系中各组分的分散效果，使得缓释防霉剂能够形成更加稳定地分散体系，提高其稳定性。

具体实施方式

以下结合制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。

缓释防霉剂的制备例

制备例1

一种缓释防霉剂，将30kg复合防霉金属、30kg粒度为50nm的介孔二氧化硅加入至球磨机中，通过去离子水进行湿磨2h，得到混磨湿料；接着将混磨湿料在90℃下热烘1-2h至烘干；接着将烘干的磨料通过分散机进行初步分散，分散至分散料无结块、团聚料；接着再将得到的分散料在500℃下煅烧4-8h，得到缓释防霉剂烧结料，将缓释防霉剂烧结料在分散机中进行分散，最终得到缓释防霉剂粉体，控制缓释抗菌剂粉体的粒度为70-100nm；所述复合防霉金属包括质量比为0.2:0.2:0.3的纳米银、纳米铜、纳米氧化锌。

将上述制得的缓释防霉剂粉体分成等质量的两份，先将第一份缓释防霉剂粉体加入50kg的水溶性聚氨酯中，搅拌混合至均匀，接着加入3kg分散剂，继续搅拌均匀，最后加入第二份缓释防霉剂粉体，搅拌至混合液分散均匀，制得缓释防霉剂。

制备例2-5

制备例2-5以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：所述复合防霉金属各组分的质量比不同，具体见表1。

表1制备例2-5复合防霉金属各组分的质量比

制备例6

制备例6以制备例3为基础，与制备例3的区别在于：复合防霉金属40kg，介孔二氧化硅40kg，水溶性聚氨酯溶剂60kg，分散剂4kg。

制备例7

制备例7以制备例3为基础，与制备例3的区别在于：复合防霉金属50kg，介孔二氧化硅50kg，水溶性聚氨酯溶剂80kg，分散剂5kg。

制备例8-11

制备例8-11以制备例6为基础，与制备例6的区别在于：介孔二氧化硅的粒度不同，具体见表2。

表2制备例8-11缓释抗菌剂的粒度

制备例	制备例8	制备例9	制备例10	制备例11
					介孔二氧化硅粒度/nm	40	80	100	120

制备例12-13

制备例12-13以制备例9为基础，与制备例9的区别在于：煅烧温度不同,具体见表3。

表3制备例12-13煅烧温度

制备例	制备例12	制备例13
			煅烧温度/℃	550	600

制备例14-16

制备例14-16以制备例12为基础，与制备例12的区别在于：煅烧时间不同,具体见表4。

表4制备例14-16煅烧时间

制备例	制备例14	制备例15	制备例16
				煅烧时间/h	3	6	8

实施例

实施例1

一种无机防霉涂料，纳米硅酸盐100份、钛白粉35份、纳米二氧化钛3份、气相二氧化硅10份、硅藻土2份、缓释防霉剂3份、去离子水100份；

所述缓释防霉剂选自制备例1；

所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述硅藻土的细度为800目。

实施例2

一种无机防霉涂料，纳米硅酸盐150份、钛白粉45份、纳米二氧化钛5份、气相二氧化硅14份、硅藻土3份、缓释防霉剂8份、去离子水120份；

所述缓释防霉剂选自制备例1；

所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述硅藻土的细度为900目。

实施例3

一种无机防霉涂料，纳米硅酸盐180份、钛白粉60份、纳米二氧化钛8份、气相二氧化硅18份、硅藻土5份、缓释防霉剂12份、去离子水150份；

所述缓释防霉剂选自制备例1；

所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述硅藻土的细度为1000目。

实施例4

以实施例3为基础，与实施例3的区别在于，硅藻土为8份。

实施例5

以实施例3为基础，与实施例3的区别在于，硅藻土为10份。

实施例6-9

实施例6-9以实施例3为基础，与实施例3的区别仅在于，缓释防霉剂的来源不同，具体见表5。

表5实施例6-9的缓释防霉剂来源

实施例	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9
					缓释防霉剂	制备例2	制备例3	制备例4	制备例5

实施例10-11

实施例10-11以实施例7为基础，与实施例7的区别仅在于，缓释防霉剂的来源不同，具体见表6。

表6实施例10-11的缓释防霉剂来源

实施例	实施例10	实施例11
			缓释防霉剂	制备例6	制备例7

实施例12-15

实施例12-15以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于，缓释抗菌液的来源不同，具体见表7。

表7实施例12-15的缓释防霉剂来源

实施例	实施例12	实施例13	实施例14	实施例15
					缓释防霉剂	制备例8	制备例9	制备例10	制备例11

实施例16-17

实施例16-17以实施例13为基础，与实施例13的区别仅在于，缓释防霉剂的来源不同，具体见表8。

表8实施例16-17的缓释防霉剂来源

实施例	实施例16	实施例17
			缓释防霉剂	制备例12	制备例13

实施例18-20

实施例18-20以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于，缓释防霉剂的来源不同，具体见表9。

表9实施例18-20的缓释防霉剂来源

实施例	实施例18	实施例19	实施例20
				缓释防霉剂	制备例14	制备例15	制备例16

对比例

对比例1

以实施例2为基础，与实施例2的区别在于，以相同重量份的Nordes EPW漆膜防霉剂替换实施例2中选自制备例1的缓释防霉剂。

性能检测试验

对实施例1-20、对比例1的涂料试样进行抗霉菌性能及内墙涂料常规性能进行测试。

涂料的抗霉菌性能：采用HG/T3950-2007进行测试；

涂料紫外灯光照老化50h后抗霉菌耐久性能测试；

内墙涂料的常规性能：采用GB/T9756-2009进行测试；

具体测试结果如表10所示：

表10各涂料试样检测结果

由表10可知，本申请实施例1-20的涂膜外观均正常，说明本申请实施例制得的涂料在涂覆成膜性能上处于正常水平。

由表10可知，本申请实施例1-5的抗霉菌性能及抗霉菌耐久性能的测试值中，实施例3和实施例4的检测值较为接近，且优于实施例1、实施例2和实施例5，说明在相同的缓释防霉剂的基础上本申请实施例3和实施例4的组成更优。

对比实施例6-9的检测数据可知，实施例7的数据最优，说明本申请实施例中选用的制备例3的缓释防霉剂的抗菌性和抗菌耐久性最佳。从而说明制备例3中缓释防霉剂的各组分配比较制备例2、制备例4和制备例5的配比更优，使得纳米银、纳米铜、纳米氧化锌和介孔二氧化硅能够起到更好地结合协同作用。

对比实施例10-11的测数据可知，实施例10的检测数据稍优于实施例11，说明制备例6中的防霉金属比例要更优，能够使得纳米银、纳米氧化锌、纳米铜与介孔二氧化硅的多孔结构形成更佳地包覆反应。

对比实施例12-15的测试数据，实施例12-14的抗霉菌性能及抗霉菌耐久性能检测数据逐渐增高，说明制备例8-10中缓释防霉剂选用的介孔二氧化硅的粒度值增大对于防霉性能和防霉耐久性能具有一定促进作用。而实施例15的检测数据又呈小幅度降低，说明制备例11中释防霉剂选用的介孔二氧化硅的粒度过大对于防霉性能和防霉耐久性能又有削弱作用。说明介孔二氧化硅的粒度对于纳米银、纳米铜和纳米氧化锌的负载具有一定的影响。

对比实施例16-17，二者检测数据显著升高，说明制备缓冲防霉剂时较高的煅烧温度会促进金属离子与介孔二氧化硅的反应活性以及负载结合效果，从而对防霉性能和防霉耐久性能起到促进作用。

对比实施例18-20，实施例18的检测数据有一定降低，实施例19、20又有所回升，说明制备缓冲防霉剂时，煅烧时间过短，会影响金属离子与介孔二氧化硅的反应，会削弱缓冲防霉剂的防霉性能和防霉耐久性能。

通过对比例1的测试数据可知，采用本申请所制备的缓释防霉剂的涂料，其防霉性能和防霉耐久性能要更优，说明本申请的技术方案更具创新性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无机防霉涂料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制备而成：纳米硅酸盐100-180份、钛白粉35-60份、纳米二氧化钛3-8份、气相二氧化硅10-18份、硅藻土3-8份、缓释防霉剂3-12份、去离子水100-150份。

2.根据权利要求1所述的一种无机防霉涂料，其特征在于，所述缓释防霉剂包括以下组分：复合防霉金属30-50份、介孔二氧化硅30-50份、溶剂50-80份、分散剂3-5份。

3.根据权利要求2所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述复合防霉金属包括质量比为（0.3-1）：（0.3-1）：（0.5-0.8）的纳米银、纳米铜、纳米氧化锌。

4.根据权利要求2所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述溶剂为水溶性聚氨酯。

5.根据权利要求2所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠的任一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述介孔二氧化硅的粒度为50-100nm。

7.根据权利要求1所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉。

8.根据权利要求1所述的一种无机防霉涂料，其特征在于：所述硅藻土的细度为800-1000目。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种无机防霉涂料，其特征在于，所述缓释防霉剂的制备方法为：

S901、将纳米银、纳米铜、纳米氧化锌、以及介孔二氧化硅在球磨机中通过去离子水进行湿磨混合1-3h，得到混磨湿料；

S902、将步骤S901中制得的混磨湿料在90-100℃下热烘1-2h至烘干；

S903、将步骤S902中制得的烘干料通过分散机进行初步分散，分散至分散料无结块、团聚料；

S904、将步骤S903中得到的分散料在500-600℃下煅烧4-8h，得到缓释防霉剂烧结料；

S905、将步骤S904中得到的烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，得到缓释防霉剂粉体，控制缓释防霉剂粉体的粒度为70-100nm；

S906、将步骤S905制得的缓释防霉剂粉体与溶剂、分散剂进行分散混合，制得混合均匀的缓释防霉剂液体。