CN113105801A - 一种具有缓释耐久抗菌性的涂料 - Google Patents

一种具有缓释耐久抗菌性的涂料 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液100‑250份、缓释抗菌液20‑50份、增稠剂0.3‑0.8份、分散剂0.3‑0.8份、消泡剂0.8‑1.2份、成膜助剂0.6‑1.2份、钛白粉15‑25份、去离子水80‑120份；所述缓释抗菌液包括以下重量份的组分：缓释抗菌剂30‑50份、溶剂A 50‑60份、助剂A 1‑3份；所述缓释抗菌剂包括质量比为（0.5‑0.8）：（0.5‑1）：（0.8‑1.2）:3的纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅。本申请具有提高涂料的缓释抗菌效果，提升涂料的耐久抗菌性的优点。

Description

一种具有缓释耐久抗菌性的涂料
技术领域
本申请涉及涂料制备技术领域，尤其是涉及一种具有缓释耐久抗菌性的涂料。
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、湿度下会导致大量细菌滋生，使涂料变质，粘度下降。为了提高涂料的抗菌性能，通常会在涂料中添加抗菌剂以抑制细菌滋生，达到抗菌防腐的效果。
目前常用的杀菌剂成分有异噻唑酮啉酮类、苯丙咪唑类、取代芳烃类、有机溴、以及二硫代氨基甲酸盐等。这类的杀菌剂主要是通过其自身的毒性使病菌和微生物失去活性，达到抑菌的目的。这类杀菌剂对人体皮肤有强烈的刺激性，对PH敏感，不耐高温，且在使用过程容易分解失效，无法起到缓释耐久抗菌的效果。
针对上述中的相关技术，发明人认为需要提高涂料的缓释抗菌效果，以提高涂料的耐久抗菌性。
发明内容
为了提高涂料的缓释抗菌效果，提升涂料的耐久抗菌性，本申请提供一种具有缓释耐久抗菌性的涂料。
本申请提供的具有缓释耐久抗菌性的涂料采用如下的技术方案：
一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液100-250份、缓释抗菌液20-50份、增稠剂0.3-0.8份、分散剂0.3-0.8份、消泡剂0.8-1.2份、成膜助剂0.6-1.2份、钛白粉15-25份、去离子水80-120份。
通过采用上述技术方案，丙烯酸乳液主要起到调和分散各组分的作用，增稠剂可以提高涂料涂刷时的延展性，与成膜助剂一起促进涂料膜层的形成，分散剂可以提高各组分的分散均匀性，消泡剂有助于减少混合过程的气泡现象，提高各组分的混合均一性，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。在涂料配方中添加缓释抗菌液，通过缓释抗菌液可以有效缓解抗菌剂成分随着涂料老化过程的衰减，提高涂料的抗菌耐久性能。
可选的，所述缓释抗菌液包括以下重量份的组分：缓释抗菌剂30-50份、溶剂A 50-60份、助剂A1-3份。
通过采用上述技术方案，缓释抗菌剂起到主要抗菌效果，溶剂用于溶解和分散缓释抗菌剂。
可选的，所述缓释抗菌剂包括质量比为(0.5-0.8)：(0.5-1)：(0.8-1.2):3的纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅。
通过采用上述技术方案，介孔二氧化硅具有高活性和比表面积，可以将纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜很好的吸附固定在其多孔结构中，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，所述溶剂A为水溶性聚氨酯。
通过采用上述技术方案，水溶性聚氨酯可以在介孔二氧化硅表面进一步包覆成膜，使得介孔二氧化硅表面负载的金属粒子具有更高的结合牢度。
可选的，所述助剂A为有机硅流平剂。
通过采用上述技术方案，有机硅流平剂与水溶性聚氨酯的相容性更高，能够促进水溶性聚氨酯在介孔二氧化硅粒子表面更好地成膜。
可选的，所述介孔二氧化硅的粒度为40-80nm。
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，有助于提高涂料的抗菌均一性。
可选的，所述缓释抗菌剂的制备方法为：
S701、将纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、以及介孔二氧化硅在球磨机中湿磨混合2-4h，得到混磨湿料；
S702、将步骤S701中制得的混磨湿料在80-100℃下热烘1-2h；
S703、将步骤S702中制得的烘干料通过气流粉碎机进行粉碎，并保持粉碎料的粒度为80-120nm；
S704、将步骤S703中得到的粉碎料在400-480℃下煅烧5-8h，得到缓释抗菌剂烧结料；
S705、将步骤S704中得到的烧结料在分散机中进行分散，最终得到缓释抗菌剂，控制缓释抗菌剂的粒度为40-80nm。
通过采用上述技术方案，球磨机湿磨可以使得纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、以及介孔二氧化硅更好地分散混合，形成均匀的混合料，并且通过湿磨出去离子表面的油污和杂质；通过气流粉碎机实现对烘干混合料的初步粉碎，再经过煅烧可以将纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜与介孔二氧化硅形成包覆反应，实现介孔二氧化硅对抗菌金属粒子的负载；最后将缓释抗菌剂的烧结料分散粉碎形成特定粒度范围的抗菌剂。
可选的，所述步骤S705中的分散转速为200-350rpm，分散时间为2-5min。
通过采用上述技术方案，控制分散转速和时间，在达到对缓释抗菌剂烧结料分散的同时，减少对介孔二氧化硅负载粒子的表面损伤，从而保持介孔二氧化硅负载粒子的抗菌耐久性。
可选的，所述缓释抗菌液的制备方法为：将缓释抗菌剂分成等质量的两份，将水溶性聚氨酯液体加热至60-80℃，先将第一份缓释抗菌剂加入水溶性聚氨酯中，搅拌混合10-15min，接着加入助剂A,继续搅拌5-10min，最后加入第二份缓释抗菌剂，搅拌至混合液分散均匀，制得缓释抗菌液。
通过采用上述技术方案，将缓释抗菌剂分成两步加入水溶性聚氨酯中，可以提高粒子分散混合均匀性，同时也有助于提高水溶性聚氨酯对介孔二氧化硅粒子的包覆均匀性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在涂料配方中添加缓释抗菌液，通过缓释抗菌液可以有效缓解抗菌剂成分随着涂料老化过程的衰减，提高涂料的抗菌耐久性能；
2.利用介孔二氧化硅具有高活性和比表面积，将纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜很好的吸附固定在其多孔结构中，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；
3.水溶性聚氨酯可以在介孔二氧化硅表面进一步包覆成膜，使得介孔二氧化硅表面负载的金属粒子具有更高的结合牢度。
4.添加有机硅流平剂，利用有机硅流平剂与水溶性聚氨酯的具有更高相容性的特点，从而促进水溶性聚氨酯在介孔二氧化硅粒子表面更好地成膜。
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。
缓释抗菌液的制备例
制备例1
一种缓释抗菌液，将100g纳米氧化银、120g纳米氧化锌、150g纳米氧化铜、以及300g介孔二氧化硅加入至球磨机中，湿磨2h，得到混磨湿料；接着将混磨湿料在80℃下热烘1-2h至烘干；接着将烘干的磨料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎料粒度为80-120nm；接着再将得到的粉碎料在400℃下煅烧5-8h，得到缓释烧结料，将缓释烧结料在分散机中进行分散，最终得到缓释抗菌剂，控制缓释抗菌剂的粒度为40nm。
将上述制得的缓释抗菌剂分成等质量的两份，将水溶性聚氨酯液体加热至60-80℃，先将第一份缓释抗菌剂加入水溶性聚氨酯中，搅拌混合10-15min，接着加入助剂A,助剂A选用烷基改性有机硅氧烷类有机硅流平剂，继续搅拌5-10min，最后加入第二份缓释抗菌剂，搅拌至混合液分散均匀，制得缓释抗菌液。
制备例2
一种缓释抗菌液，与制备例1的区别仅在于：将40g纳米氧化银、40g纳米氧化锌、60g纳米氧化铜、以及350g介孔二氧化硅加入至球磨机中，湿磨4h，得到混磨湿料；接着将混磨湿料在80℃下热烘1-2h至烘干；接着将烘干的磨料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎料粒度为80-120nm；接着再将得到的粉碎料在480℃下煅烧5-8h，得到缓释烧结料，将缓释烧结料在分散机中进行分散，最终得到缓释抗菌剂，控制缓释抗菌剂的粒度为80nm。
制备例3
制备例3以制备例1为基础，与制备例1的区别在于各组分的重量比不同，制备例1纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅的质量比为0.5:0.5:0.8:3。
制备例4
制备例4以制备例1为基础，与制备例1的区别在于各组分的重量比不同，制备例1纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅的质量比为0.8:1:1.2:3。
制备例5
制备例5以制备例1为基础，与制备例1的区别在于各组分的重量比不同，制备例1纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅的质量比为0.6:0.6:1:3。
制备例6-8
制备例6-8以制备例5为基础，与制备例5的区别在于：煅烧温度不同,具体见表1
表1制备例6-8煅烧温度
制备例 制备例6 制备例7 制备例8
煅烧温度/℃ 350 450 520
制备例9-11
制备例9-11以制备例7为基础，与制备例7的区别在于：缓释抗菌剂的粒度不同,具体见表2
表2制备例9-11缓释抗菌剂的粒度
制备例 制备例9 制备例10 制备例11
缓释抗菌剂的粒度/nm 30 50 100
对比制备例1
对比制备例1以制备例1为基础，与制备例1的区别在于：不添加助剂A。
对比制备例2
对比制备例2以制备例1为基础，与制备例1的区别在于：助剂A选用丙烯酸酯类流平剂。
实施例
实施例1
一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液100份、缓释抗菌液20份、增稠剂0.3份、分散剂0.3份、消泡剂0.8份、成膜助剂0.6份、钛白粉15份、去离子水80份；
所述缓释抗菌液选自制备例1；
所述增稠剂为碱溶胀丙烯酸类增稠剂，分散剂为丙烯酸共聚分散树脂类分散剂，消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
实施例2
一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，与实施例1的区别仅在于，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液150份、缓释抗菌液30份、增稠剂0.5份、分散剂0.5份、消泡剂0.9份、成膜助剂0.8份、钛白粉18份、去离子水90份。
实施例3
一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，与实施例1的区别仅在于，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液200份、缓释抗菌液40份、增稠剂0.6份、分散剂0.6份、消泡剂1.0份、成膜助剂1.0份、钛白粉21份、去离子水100份。
实施例4
一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，与实施例1的区别仅在于，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液150份、缓释抗菌液50份、增稠剂0.8份、分散剂0.8份、消泡剂1.2份、成膜助剂1.2份、钛白粉25份、去离子水120份。
实施例5-8
实施例5-8以实施例3为基础，与实施例3的区别仅在于，缓释抗菌液的来源不同，具体见表3。
表3实施例5-8的缓释抗菌液来源
实施例 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
缓释抗菌液 制备例2 制备例3 制备例4 制备例5
实施例9-11
实施例9-11以实施例8为基础，与实施例8的区别仅在于，缓释抗菌液的来源不同，具体见表4。
表4实施例9-11的缓释抗菌液来源
Figure BDA0003006939320000051
Figure BDA0003006939320000061
实施例12-14
实施例12-14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5。
表5实施例12-14的缓释抗菌液来源
实施例 实施例12 实施例13 实施例14
缓释抗菌液 制备例9 制备例10 制备例11
实施例15
实施例15以实施例5为基础，与实施例5的区别仅在于，缓释抗菌剂选自对比制备例1。
实施例16
实施例16以实施例5为基础，与实施例5的区别仅在于，缓释抗菌剂选自对比制备例2。
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，以相同重量份的日本洁尔美客生产的纳米银离子抗菌剂IM10D-L替换实施例2中选自制备例1的缓释抗菌液。
性能检测试验
对实施例1-16、对比例1的涂料试样进行抗菌及内墙涂料常规性能进行测试。
涂料的抗菌性：采用GB/T21866-2008进行测试；
涂料紫外灯光照老化50h后抗菌性测试；
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6所示：
表6各涂料试样检测结果
Figure BDA0003006939320000062
Figure BDA0003006939320000071
由表6可知，本申请实施例1-16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均处于正常水平。
由表6可知，本申请实施例1-4的老化前及老化后的漆膜抗大肠杆菌率、漆膜抗金色葡萄球菌率测试值中，实施例3和实施例4的检测值相当，且优于实施例1和实施例2，说明在相同的缓释抗菌液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5-8的检测数据可知，实施例8的数据最优，说明本申请制备例的缓释抗菌液的抗菌性和抗菌耐久性最佳。从而说明制备例5中缓释抗菌液的各组分配比较制备例2-4的配比更优，使得纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅能够起到更好地协同作用。
对比实施例9-11的测数据可知，实施例10的检测数据最优，说明制备例7中煅烧温度较制备例6和制备例8更为合适，能够使得纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜与介孔二氧化硅的多孔结构包覆反应的更好。
对比实施例12-14的测试数据，实施例13的检测数据最优，说明制备例10中缓释抗菌剂的粒度最优，能够使得其在混合时实现更好地分散效果，提高了抗菌性能，且合适的缓冲抗菌剂粒度也能够进一步提高金属抗菌粒子与介孔二氧化硅的包覆均匀性和包覆牢度，有助于提高抗菌性的耐久性。
对比实施例15，其检测数据显著降低，说明在缓冲抗菌液中不添加流平剂，会影响抗菌性能。对比实施例16，其检测数据与实施例15相当，也处于较低水平，说明用丙烯酸酯类的流平剂替代本申请实施例中烷基改性有机硅氧烷类流平剂对于缓释抗菌液的抗菌性和抗菌耐久性促进不明显。主要是丙烯酸酯类流平剂与水溶性聚氨酯的相容性较差，不能有效提高金属抗菌粒子与介孔二氧化硅的包覆均匀性和包覆牢度，从而对抗菌性和抗菌耐久性的促进效果不明显。
通过对比例1的测试数据可知，采用本申请所制备的缓释抗菌液的抗菌性能和抗菌耐久性能要更优，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)

1.一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制备而成：丙烯酸乳液100-250份、缓释抗菌液20-50份、增稠剂0.3-0.8份、分散剂0.3-0.8份、消泡剂0.8-1.2份、成膜助剂0.6-1.2份、钛白粉15-25份、去离子水80-120份。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于，所述缓释抗菌液包括以下重量份的组分：缓释抗菌剂30-50份、溶剂A 50-60份、助剂A 1-3份。
3.根据权利要求2所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于：所述缓释抗菌剂包括质量比为（0.5-0.8）：（0.5-1）：（0.8-1.2）:3的纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜和介孔二氧化硅。
4.根据权利要求2所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于：所述溶剂A为水溶性聚氨酯。
5.根据权利要求2所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于：所述助剂A为有机硅流平剂。
6.根据权利要求2所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于：所述介孔二氧化硅的粒度为40-80nm。
7.根据权利要求3所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于，所述缓释抗菌剂的制备方法为：
S701、将纳米氧化银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、以及介孔二氧化硅在球磨机中湿磨混合2-4h，得到混磨湿料；
S702、将步骤S701中制得的混磨湿料在80-100℃下热烘1-2h；
S703、将步骤S702中制得的烘干料通过气流粉碎机进行粉碎，并保持粉碎料的粒度为80-120nm；
S704、将步骤S703中得到的粉碎料在400-480℃下煅烧5-8h，得到缓释抗菌剂烧结料；
S705、将步骤S704中得到的烧结料在分散机中进行分散，最终得到缓释抗菌剂，控制缓释抗菌剂的粒度为40-80nm。
8.根据权利要求7所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于：所述步骤S705中的分散转速为200-350rpm，分散时间为2-5min。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种具有缓释耐久抗菌性的涂料，其特征在于，所述缓释抗菌液的制备方法为：将缓释抗菌剂分成等质量的两份，将水溶性聚氨酯液体加热至60-80℃，先将第一份缓释抗菌剂加入水溶性聚氨酯中，搅拌混合10-15min，接着加入助剂A,继续搅拌5-10min，最后加入第二份缓释抗菌剂，搅拌至混合液分散均匀，制得缓释抗菌液。
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