CN113150656A - 一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法 - Google Patents

一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法，以质量分数计，是将50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，与0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜，2～4份的复合氧化铜抗菌剂，1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料。本发明固化成膜温度低、固化时间短，降低生产成本，节约能源；还具有抗菌抗病毒，抑制新冠病毒的存活和抑制其他细菌的功能，是目前公共设施抗击疫情的有效措施之一。

Description

一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属表面涂装防护技术领域，涉及一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法。
背景技术
粉体涂料是我国50年代引入的一项涂料技术，享有“4E涂料”的美誉，是最具环保特性的一种涂料。随着国家环保政策和个别大中城市“限漆令”的出台，粉体涂料其应用前景必将更加广泛。
目前新冠病毒肆虐，人类面对着新的挑战，其中公共设施表面防护就成为了一个非常薄弱的环节，已有很多关于公共设施表面检测出病毒阳性的报道，但国內外专家研究发现，大家常接触的物体表面进行对比，发现铜或有铜离子的物体表面，新冠病毒2小时后病毒开始不稳定，灭活新冠病毒率达到94％～96％，其他病毒灭活率达到99％以上，而其他钢铁、不锈钢金属表面，新冠病毒和其他病菌72小时后，仍然活跃度百分百还存活着。目前的普通粉体涂料只起到装饰和对外力机械防护作用。因此，开发新的具有灭活和抗菌的粉体涂料具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料及其制备方法，该粉体涂料可用于所有公共设施金属表面的涂装，可有效在涂层表面形成具有抗菌抗病毒的涂层。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，质量分数计，是将50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，与0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1 份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；
所述的复合氧化铜抗菌剂是将液态分散的氧化铜抗菌剂与无机纳米粉体按照1.5～3：1的质量比混合后得到；所述的无机纳米粉体包括纳米级的轻质碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅。
所述的粉体涂料为抗紫外的户外型涂料，是将50～60份的饱和聚酯树脂，与7～8.5份的固化剂、38～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜，2～4份的复合氧化铜抗菌剂，1.5～3份的抗氧化剂、2～4份的抗紫外线剂混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、5～6min固化成膜。
所述的粉体涂料为户内改性涂料，是将20～30份的环氧树脂、30～40份的聚酯树脂，与40～60份的颜料/填料、0.5～1份的促进剂、3～5份的流平剂、 1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～2份的抗氧化剂混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、8～10min固化成膜。
以质量分数计，是将50～60份的环氧树脂，与合7～8份的固化剂、50～60 份的颜料/填料、1～2份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：105～115℃、 10～15min固化成膜，或者为205～215℃、8～10min固化成膜。
所述的环氧树脂为E12树脂或双酚A型环氧树脂中的一种或几种；
所述的聚酯树脂为饱和型羟基或羧基聚酯树脂中的一种或几种；
所述的颜料/填料包括颜料和填料，填料为BaSO4、SiO2、纳米CaCO3、玻璃微珠、硅灰石中的一种或几种，所述的颜料为根据颜色需要进行选择、搭配的固体颜料；
所述的固化剂为异氰脲酸三缩水甘油脂、酚类固化剂中的一种或几种。
所述的促进剂为医用二甲基咪唑；
所用的流平剂为H88；
抗氧剂为复合抗氧剂JY-215或JY-561。
一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料的制备方法，包括以下操作：
1)按组成计量原料：50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂和1.5～3份的抗氧化剂；
将称取的原料置于高速混合机内混合均匀；
2)将混好的物料投入挤出机进行热熔挤出，其中热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、5～6min固化成膜，或者为105～115℃、10～15min固化成膜，或者为205～215℃、8～10min 固化成膜；
挤出的压片室温冷却；
3)将冷却后的压片粉碎机进行粉碎；
4)经粉碎机筛选出150～180目的粉碎涂料即为抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料。
所述的热熔挤出机中，螺杆转速为900r/min～1200r/min，挤出机螺杆前区温度为80～90℃，挤出机螺杆后区温度为90～120℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1、本发明提供的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，是精选合适的涂料配比，再添加适合于塑料/纤维的具有高抗菌/抗病毒活性的氧化铜、复合氧化铜抗菌剂进行制备，从而得到抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料；本发明的粉体涂料配方固化成膜温度低、固化时间短(选择不同的树脂和相对应的固化剂，去降低固化温度和缩短固化时间)；在热固型过程中尽可能减少和避免对氧化铜抗菌性能的影响；而且涂料配方原料易得、成本较低、并且能够降低生产成本，节约能源容易推广。
2、本发明提供的粉体涂料除具有普通粉体涂料的优异性能外，还具有抗菌抗病毒；选择含有铜因子的抗菌剂，是由于铜是的最具代表性的杀菌重金属，由于Cu2+为重金属离子，能使某些酶变性，使原菌细胞的蛋白质凝固，从而破坏它们的新陈代谢，杀死微生物；此外，氧化铜在大于禁带宽度能量的光激发下，产生的空穴—电子对与环境中O2及H2O发生作用,产生的活性氧等自由基与细胞中的有机物分子发生化学反应，进而分解细胞并达到抗菌的目的。由于CuO是p-型半导体,本身存在有空穴(CuO)+，可能与环境发生作用而起到了抗菌或抑菌的作用。
进一步的，抗菌纳米氧化铜作为抗菌剂和聚酯材料混纺，不仅可以改变聚酯材料本身添加有机类抗菌剂易黄变，抗菌时效短、安全性差的缺点，且抗菌纳米氧化铜可以赋予聚酯材料一定的抗静电性能；而且同等效果下抗菌纳米氧化铜成本仅为纳米银的1/10，同时更安全；因此本发明本发明将含有铜离子的抗菌剂，通过热熔挤出，用合成树脂将抗菌进行包敷，最终形成含铜离子具有抗菌抗病毒功能涂层；所提供的铜离子涂料能够抑制新冠病毒的存活和抑制其他细菌的存活，是目前公共设施抗击疫情的有效措施之一。
3、本发明的涂料为100％的固体成分，符合当前国际环保政策，喷过的涂料可回收反复利用，对环境不产生污染。
4、本发明的粉体涂料可广泛应用于城市各种公共设施、医疗器械、健身器材、车辆把手、家庭门把手、自行车等人们每天接触的金属物品和家庭常用物品。它既有普通涂层的美观防护功能，又有抗菌抗病毒功能，堪称完美
附图说明
图1为本发明的热固型粉体涂料的抗菌检测结果之一；
图2为本发明的热固型粉体涂料的抗菌检测结果之二。
具体实施方式
本发明针对金属表面只有防护和装饰，缺乏特殊功能的技术不足，提供一种热固化具有抗菌抗病毒功能的粉体涂料，该粉体涂料可用于所有公共设施金属表面的涂装，可有效在涂层表面形成具有抗菌杀死病毒的涂层。如：医疗器械、健身器械，车辆扶手、公共箱柜、门把手等家庭生活用品，并且可进一步扩大到自来水管、阀门、污水管道等领域，该涂料具有优异的理化性能和耐化学、耐微生物存活和腐蚀，同时可制成防腐、低温固化、抗UV 等系列产品，既可降低生产成本和环境污染，还能节约能源，非常易于推广应用，为解决普通粉体涂料缺少特殊功能的技术问题。
本发明提供一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，以质量分数计，是将50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，与0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、 2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；
所述的复合氧化铜抗菌剂是将液态分散的氧化铜抗菌剂(液态氧化铜抗菌剂)与无机纳米粉体按照1.5～3：1的质量比混合后得到；所述的无机纳米粉体包括纳米级的轻质碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅；其中，无机纳米粉体作为氧化铜的分散载体。
一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料的制备方法，包括以下操作：
1)按组成计量原料：50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂和1.5～3份的抗氧化剂；
将称取的原料置于高速混合机内混合均匀；
2)将混好的物料投入挤出机进行热熔挤出，其中热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、5～6min固化成膜，或者为105～115℃、10～15min固化成膜，或者为205～215℃、8～10min 固化成膜；
挤出的压片室温冷却；
3)将冷却后的压片粉碎机进行粉碎；
4)经粉碎机筛选出150～180目的粉碎涂料即为抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料。
所述的热熔挤出机中，螺杆转速为900r/min～1200r/min，挤出机螺杆前区温度为80～90℃，挤出机螺杆后区温度为90～120℃。
下面给出具体的实施例。
实施例1
一种抗UV户外使用的纯聚酯粉体涂料，在聚酯粉体涂料中添加铜因子抗菌纳米氧化铜和复合氧化铜抗菌剂，经过混料、热熔挤出、粉碎得到的成品；
由以下质量的百分比原料组成：
饱和聚酯50～65％，固化剂7～8.5％，颜料、填料38～50％，促进剂0.3～1％，流平剂3～5％，抗菌纳米氧化铜1～2％，复合氧化铜抗菌剂2～4％，抗氧化剂 1.5～3％，抗紫外线剂2～4％；
所述的颜料、填料为BaSO4、SIO2、云母粉和颜料，可生产出户外使用的中温和低温固化的纯聚酯粉体涂料，其固化温度和时间为：中温190℃± 5/15min固化成膜，低温为：130℃±5/6min固化成膜。
实施例2
一种户内改性使用的环氧/聚酯粉体涂料，在环氧/聚酯粉体涂料中，添加铜因子抗菌纳米氧化铜和复合氧化铜抗菌剂，经过混合、热熔挤出、粉碎筛选得到的成品，用于户内金属涂装；
由以下质量的百分比原料组成：环氧树脂20～30％，聚酯树脂30～40％，促进剂0.5～1％，流平剂3～5％，颜料、填料40～60％，抗菌纳米氧化铜1～2％，复合氧化铜抗菌剂2～4％，抗氧剂1.5～2％，所述的颜料、填料为BaSO4、SiO2、 CaCO3、和颜料；
可生产出中温和低温固化的改性环氧粉体涂料，其固化温度和时间为：中温180℃±5/15min,低温130℃±5/10min固化成膜。
实施例3
一种低温固化的粉体涂料，在普通环氧粉体涂料中，添加铜因子抗菌纳米氧化铜和复合氧化铜抗菌剂，经过混合、热熔挤出、粉碎筛选得到的成品；
用以金属和非金属热敏材料的涂装，由以下质量的百分比原料组成：环氧树脂50～60％、固化剂7～8％、流平剂3～5％、颜料、填料50～60％、促进剂 1～2％、抗菌纳米氧化铜1～2％，复合氧化铜抗菌剂2～4％，所述的环氧树脂为E12树脂，颜料、填料为BaSO4、SiO2、纳米CaCO3，玻璃微珠(800目)，硅灰石和颜料，可制成低温固化粉体涂料；
其固化温度为：低温固化110℃±5/15min，快速固化210℃±5/1～1.5min 固化成膜。
具体的，上述的环氧树脂为E12型双酚A型环氧树脂。
上述的聚酯树脂为饱和型端羟基和端羧基聚酯树脂。比如，SJ4868 饱和聚酯树脂,安徽神剑新材料股份有限公司生产；GH-2211饱和聚酯树脂, 由光华材料科技有限公司生产。
上述的纯聚酯粉体涂料所用的固化剂为异氰脲酸三缩水甘油脂(TGIC) 或羟烷基酰胺固化剂。
上述的环氧/聚酯粉体涂料所用的聚酯为羧基树脂。
上述的低温固化剂为酚类固化剂。
上述的促进剂为医用二甲基咪唑，所用的流平剂为H88,抗氧剂为复合抗氧剂JY-215、JY-561；
所述的抗菌纳米氧化铜和液态分散的氧化铜抗菌剂(液态氧化铜抗菌剂) 为铜因子系无机抗菌剂CUO，由昆山德阳新材料科技有限公司提供；所述的无机纳米粉体包括纳米级的轻质碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅均可商购获得。
上述的酚类固化剂为陕西西安永悦新材料有限公司提供。
上述的促进剂(二甲基咪唑)为武汉制药厂提供。
上述的纯聚酯固化剂(TGIC)为常州牛塘化学品有限公司提供。
本发明所述的颜料为常规固体颜料，可根据实际颜色需要进行选择和搭配。
本发明还提供了该粉体涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：按组成计量原料，将称取的原料置于高速混合机内混合均匀；
步骤二：将混好的物料投入挤出机进行热熔挤出压片冷却；
步骤三：接着将挤出冷却后的片料送入粉碎机进行粉碎；
步骤四：经粉碎机筛选出150～180目的料即为成品。
上述步骤一中所述的热熔挤出机中。螺杆转速为900r/min～1200r/min,挤出机螺杆1区温度为80～90℃，挤出机螺杆2区温度为90～120℃。
下面结合检测结果对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
表1本发明粉体涂料粉末的检测结果
Figure BDA0002937137770000081
表2本发明成膜的涂层性能检测结果
Figure BDA0002937137770000091
本发明涂层抗菌性能检测执行和引用：GB/T21866-08《抗菌涂料(漆膜) 抗菌性测定法和抗菌效果》和T/GDTL001-2020团体标准《抗菌、抗病毒涂料》进行检测，检测由广东省微生物分析检测中心检测；结果如图1和图2 所示；结果表明本发明的涂料具有很好的抗菌性。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，以质量分数计，是将50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，与0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；
所述的复合氧化铜抗菌剂是将液态分散的氧化铜抗菌剂与无机纳米粉体按照1.5～3：1的质量比混合后得到；所述的无机纳米粉体包括纳米级的轻质碳酸钙、硫酸钡和二氧化硅。
2.如权利要求1所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，所述的粉体涂料为抗紫外的户外型涂料，是将50～60份的饱和聚酯树脂，与7～8.5份的固化剂、38～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜，2～4份的复合氧化铜抗菌剂，1.5～3份的抗氧化剂、2～4份的抗紫外线剂混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、5～6min固化成膜。
3.如权利要求1所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，所述的粉体涂料为户内改性涂料，是将20～30份的环氧树脂、30～40份的聚酯树脂，与40～60份的颜料/填料、0.5～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～2份的抗氧化剂混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、8～10min固化成膜。
4.如权利要求1所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，以质量分数计，是将50～60份的环氧树脂，与合7～8份的固化剂、50～60份的颜料/填料、1～2份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂、1.5～3份的抗氧化剂在混合后，经热熔挤出、粉碎得到的粉体涂料；其中，热熔挤出的固化温度、时间为：105～115℃、10～15min固化成膜，或者为205～215℃、8～10min固化成膜。
5.如权利要求1所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为E12树脂或双酚A型环氧树脂中的一种或几种；
所述的聚酯树脂为饱和型羟基或羧基聚酯树脂中的一种或几种；
所述的颜料/填料包括颜料和填料，填料为BaSO4、SiO2、纳米CaCO3、玻璃微珠、硅灰石中的一种或几种，所述的颜料为根据颜色需要进行选择、搭配的固体颜料；
所述的固化剂为异氰脲酸三缩水甘油脂、酚类固化剂中的一种或几种。
6.如权利要求1或5所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料，其特征在于，所述的促进剂为医用二甲基咪唑；
所用的流平剂为H88；
抗氧剂为复合抗氧剂JY-215或JY-561。
7.一种铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料的制备方法，其特征在于，包括以下操作：
1)按组成计量原料：50～70份的聚酯树脂和/或环氧树脂，0～10份的固化剂、30～50份的颜料/填料、0.3～1份的促进剂、3～5份的流平剂、1～2份的抗菌纳米氧化铜、2～4份的复合氧化铜抗菌剂和1.5～3份的抗氧化剂；
将称取的原料置于高速混合机内混合均匀；
2)将混好的物料投入挤出机进行热熔挤出，其中热熔挤出的固化温度、时间为：185～195℃、10～15min固化成膜，或者为125～135℃、5～6min固化成膜，或者为105～115℃、10～15min固化成膜，或者为205～215℃、8～10min固化成膜；
挤出的压片室温冷却；
3)将冷却后的压片粉碎机进行粉碎；
4)经粉碎机筛选出150～180目的粉碎涂料即为抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料。
8.如权利要求7所述的铜离子抗菌/抗病毒的热固型粉体涂料的制备方法，其特征在于，所述的热熔挤出机中，螺杆转速为900r/min～1200r/min，挤出机螺杆前区温度为80～90℃，挤出机螺杆后区温度为90～120℃。
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