CN113105768A - 一种具有抗菌效果的涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有抗菌效果的涂料，该涂料包含以下按质量百分比计的成分：20～30％的同时带有羧酸基、酰胺基的有机稳定剂，5～10％的分散剂，1.5～2％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，10～20％的增稠剂，0.4～0.8％的流平剂，2～10％的助溶剂，2～2.5％的金属氧化物颗粒，0.4～1.0％的消泡剂，其余为去离子水。

Description

一种具有抗菌效果的涂料
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种具有抗菌效果的涂料。
背景技术
涂料一般包含聚合物粘合剂、非成膜颗粒固体和挥发性媒介。例如，在溶剂性涂料中，挥发性媒介是有机溶剂，聚合物粘合剂分散或溶解于该有机溶剂中；又例如，在水性涂料中，聚合物粘合剂是不溶性聚合物的水分散体。
目前随着对于环保要求的提高，水性涂料的应用越来越多。水性涂料包含不溶于水且为胶体分散体形式的成膜聚合物，其还包含一种或多种非成膜颗粒固体。由于水性涂料都直接或间接地与人体接触，因此要求水性涂料具备抗菌性能，所以在水性涂料中添加的非成膜颗粒固体至少包括一种自身无毒且具有高效抗菌性能的抗菌剂。
现有技术中公开的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料具有优异的抗菌性能且安全性高。例如在中国专利CN201610115722.0(一种天然环保的抗菌防霉涂料及其制备方法与应用)中公开了壳聚糖季铵盐/蒙脱土(有机蒙脱土)/纳米银复合材料在粉末涂料中的应用，该纳米复合材料的制备过程绿色环保，是一种绿色抗菌剂。
但现有技术中存在的技术问题为：壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料适用于粉末涂料中，但粉末涂料需要使用高压静电喷涂和高温固化，粉末涂料的使用过程较为复杂，而将壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料应用于水性涂料体系中容易发成团聚沉降从而造成体系的不稳定，并且在现有的水性涂料体系中加入壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料容易破坏漆膜从而影响涂料漆膜的持久亮丽。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种具有抗菌效果的涂料，该涂料为水性涂料，该水性涂料中添加了壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，本发明通过控制该水性涂料的组分和配比，使得壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在该水性涂料中稳定存在，并且不破坏该水性涂料所制备的漆膜而且能得漆膜保持抗菌效果的长效性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有抗菌效果的涂料，包含以下按质量百分比计的成分：20～30％的同时带有羧酸基、酰胺基的有机稳定剂，5～10％的分散剂，1.5～2％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，10～20％的增稠剂，0.4～0.8％的流平剂，2～10％的助溶剂，2～2.5％的金属氧化物颗粒，0.4～1.0％的消泡剂，其余为去离子水。
为了使得壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中保持稳定，有机稳定剂和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的质量比为10～20：1。优选的，有机稳定剂和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的质量比为15～18:1。同时，有机稳定剂也起到成膜物质的作用。
优选的，有机稳定剂为甲基丙烯酰氧乙基-邻氯苄基-二甲基氯化铵。
壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中的含量越低，涂料体系的稳定性能越高也越利于储存，但若壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中含量过低会影响涂料的抗菌效果，因此在涂料体系中加入具有抗菌作用的金属氧化物颗粒，金属氧化物颗粒为氧化镁、氧化锌、氧化铜的混合物，优选的，金属氧化物颗粒中氧化镁、氧化锌、氧化铜的质量比为1:1:2。在涂料体系中，壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料和金属氧化物颗粒能起到协同抗菌和杀菌的作用，通过在涂料体系中同时添加壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料和金属氧化物颗粒能使得涂料获得长效抗菌性能并且保持良好的常规应用性能。
为了进一步使得涂料体系保持稳定，分散剂采用六偏磷酸钠和聚丙烯酸铵盐类按质量比1:2～3复配，六偏磷酸钠通过氢键和化学吸附，起静电斥力稳定作用，聚丙烯酸铵盐类能在金属氧化物颗粒表面产生强吸附或锚固作用，聚丙烯酸铵盐类具有较长的分子链以形成空间位阻，链端具有水溶性，还辅有静电斥力，达到稳定的结果。
其中，助溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、环己醇、乙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
其中，流平剂采用非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阴非离子表面活性剂。具体的，流平剂采用烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐、烷基二苯醚二硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基苯硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的一种或几种混合。
其中，增稠剂为羧甲基纤维素，羧甲基纤维素的疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了金属氧化物颗粒的自由活动的空间，从而进一步提高了涂料体系的稳定性。
由于在涂料体系中添加了流平剂等表面活性剂，因此极易产生泡沫，泡沫阻碍了壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料和金属氧化物颗粒的分散，并且容易给涂膜带来许多缺陷，如缩孔，针孔等，因此需要在涂料体系中添加消泡剂。消泡剂包括有机硅类消泡剂和矿物油类消泡剂，机硅类消泡剂和矿物油类消泡剂的质量比为10～20：1，以保证提供快速长久的消泡稳定性。
使用本发明提供的涂料前，需要将该涂料和水混合均匀再进行涂覆来制备涂层。稀释该涂料的水的用量足以使得涂料的粘度达到所需要求即可。例如根据GB/T 9756-2008内墙涂料国家标准，该涂料用水稀释后该涂料的粘度达到100-106KU。
本发明提供的涂料中还可以含有其他涂料助剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可，例如防霉剂、防腐剂等。
相比于现有技术，本发明提供的一种具有抗菌效果的涂料具有以下有益效果：
1.本发明提供的一种具有抗菌效果的涂料，所使用的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在体系中有很好的稳定性，抗菌性能不衰减，在使用过程中可持久维持。本发明提供的具有广谱、持续的抗菌性能。
2.本发明提供的涂料中壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的添加量很少，但由于添加的金属氧化物颗粒和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料具有协同抗菌作用，因此不影响涂料的抗菌性能。具体的，根据申请人经过多次试验对比发现，若只在涂料体系中添加壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，发现涂料的抗菌效果和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中的含量成正相关，但壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中的质量百分比超过4％后涂料的抗菌效果提升不明显，同时增加壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中的含量会影响涂料体系的稳定性甚至导致涂料失效。为了在涂料的稳定性和抗菌性之间取得平衡，申请人经过多次试验后发现，通过在涂料体系中添加由氧化镁、氧化锌、氧化铜复配的金属氧化物颗粒同时将壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料在涂料体系中的质量百分比控制在1.5～2％，可以使得涂料保持较好的稳定性和优良的抗菌效果，并且发现，金属氧化物颗粒和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的协同作用使得在涂料体系中，金属氧化物颗粒和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的混合物的抗菌效果大于相同质量的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的抗菌效果。
3.本发明提供的涂料为水性涂料，添加了壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，因此，对人体和环境没有危害，提高了涂料的环保性，得到的涂料属于绿色环保产品。壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料通过杂合的方式与有机稳定剂结合成一个稳定的大分子整体，使得壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料稳定、均匀地负载在有机稳定剂上，从而避免涂料形成的涂膜在使用和保养过程中、壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料发生迁移或随水流失失效，导致抗菌功能的消失。同时，本发明提供的涂料中通过添加分散剂、流平剂、助溶剂、增稠剂和消泡剂，能有效降低壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料对于涂料涂膜的负面效果，使得涂料漆膜持久亮丽。
4.本发明的提供的一种具有抗菌效果的涂料，金属氧化物颗粒和壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的协同作用，该混合组分能够持续有效释放活性物、达到长期有效的抗菌作用，使得涂料的抗菌效果更强、更持久，且对在不同环境下的多种霉菌的繁殖和生长均具有很有均有很好的抵抗作用，抗菌谱得到进一步拓宽。
5.本发明的提供的涂料中添加的金属氧化物颗粒具有高光泽、优异的遮盖的优点，在涂料体系中添加分散剂、流平剂、助溶剂、增稠剂和消泡剂使得金属氧化物颗粒具有良好的分散性能，从而能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1-3中所采用的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的制备方法包括如下步骤：
步骤一，将1～4mL浓度为50～200mg/mL的氢氧化钠溶液滴加到10～30mL新鲜制备的浓度为2～6mg/mL的硝酸银溶液中形成棕色氧化银沉淀，之后添加重量百分比为2～25％的氨水溶液直至沉淀完全消失，从而得到新鲜配制的银氨溶液；
步骤二，将步骤一制备的银氨溶液经孔径为0.22～1μm的微孔滤膜过滤后滴加到10～50mL浓度为2～10mg/mL的壳聚糖季铵盐溶液中，放置入微波反应系统；
步骤三，设置微波条件为600～800W和65～85℃，逐滴滴加2～10mL浓度为5～25mg/mL的有机蒙脱土悬浮液，反应70～90min。随后将反应产物经过透析和冷冻干燥得到壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料。
实施例1-3所提供的涂料采用以下步骤的方法制得：
步骤一，将部分去离子水放入分散罐内，转速控制在900～1000r/min；
步骤二，将分散剂、助溶剂、流平剂、增稠剂依次缓慢加入分散罐内分散不少于30min；
步骤三，加入壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料进行分散；
步骤四，加入金属氧化物颗粒进行分散；
步骤五，加入消泡剂，然后将转速控制在1800～2000r/min，分散不少于30min；
步骤六，然后加入剩余的去离子水，静置至室温后得到成品。
本发明提供的保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，该方法依次将各组分进行混匀处理，使得保护型内墙抗菌防霉涂料的配方组分混合均匀，性能稳定；其工艺成熟，易控，生产效率高，进行产业化生产，可用于制备上述保护型水性抗菌防霉涂料。
实施例1
本实施例提供一种具有抗菌效果的涂料，包含以下按质量百分比计的成分：20％的甲基丙烯酰氧乙基-邻氯苄基-二甲基氯化铵，10％的分散剂，1.5％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，10％的羧甲基纤维素，0.4％的流平剂，2％的助溶剂，2％的金属氧化物颗粒，0.4％的消泡剂，其余为去离子水。
实施例2
本实施例提供一种具有抗菌效果的涂料，包含以下按质量百分比计的成分：30％的甲基丙烯酰氧乙基-邻氯苄基-二甲基氯化铵，5％的分散剂，2％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，20％的羧甲基纤维素，0.8％的流平剂，10％的助溶剂，2.5％的金属氧化物颗粒，1.0％的消泡剂，其余为去离子水。
实施例3
本实施例提供一种具有抗菌效果的涂料，包含以下按质量百分比计的成分：25％的甲基丙烯酰氧乙基-邻氯苄基-二甲基氯化铵，8％的分散剂，1.8％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，15％的羧甲基纤维素，0.6％的流平剂，6％的助溶剂，2.2％的金属氧化物颗粒，0.7％的消泡剂，其余为去离子水。
性能测试
上述实施例3提供的涂料分别刷涂两道在玻璃板上，两道间隔4h，干膜厚度70～90um，将样板置于试验环境条件：25±1℃，相对湿度55±3％下养护7天。根据国家标准GB/T21866-2008抗菌涂料抗菌性能测试，测试涂料的抗菌性能，结果见表1。
表1抗菌涂料抗菌性能测试
Figure BDA0002989278930000081
测试涂料的抗菌性能的结果如表1所示，本发明提供的一种具有抗菌效果的涂料对大肠杆菌、金黄色葡萄菌及其它常见的菌类，抗菌率均达到99.9％以上，说明本发明提供的涂料具有更好的广谱性和较好的抗菌效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有抗菌效果的涂料，其特征在于，包含以下按质量百分比计的成分：20～30％的同时带有羧酸基、酰胺基的有机稳定剂，5～10％的分散剂，1.5～2％的壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料，10～20％的增稠剂，0.4～0.8％的流平剂，2～10％的助溶剂，2～2.5％的金属氧化物颗粒，0.4～1.0％的消泡剂，其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述有机稳定剂和所述壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/纳米银复合材料的质量比为15～18:1。
3.根据权利要求2所述的涂料，其特征在于：所述有机稳定剂为甲基丙烯酰氧乙基-邻氯苄基-二甲基氯化铵。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述金属氧化物颗粒为氧化镁、氧化锌、氧化铜的混合物。
5.根据权利要求4所述的涂料，其特征在于：所述氧化镁、所述氧化锌、所述氧化铜的质量比为1:1:2。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述分散剂采用六偏磷酸钠和聚丙烯酸铵盐类按质量比1:2～3复配。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、环己醇、乙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述流平剂采用烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐、烷基二苯醚二硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基苯硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的一种或几种混合。
9.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素。
10.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述消泡剂包括有机硅类消泡剂和矿物油类消泡剂，所述机硅类消泡剂和所述矿物油类消泡剂的质量比为10～20：1。
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