CN114045111A - 杀菌杀病毒涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料制备技术领域，特别涉及杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括如下组分：硅氮烷树脂30‑50、溶剂35‑50、助剂0.5‑2、超细氧化铝粉末2‑8、防刮擦粉1‑3、复合纳米分散液3‑10、蜡浆1‑3；所述复合纳米分散液包括不同外形、粒径和杂化度的纳米氧化锌。本发明还提供了杀菌杀病毒涂料的制备方法和应用。本发明提供的杀菌杀病毒涂料，采用复合纳米氧化锌材料、硅氮烷涂料和长效耐磨技术，具有高效的杀菌杀病毒效果，在光滑的电镀和不锈钢表面极佳的硬度和附着力，同时具有优异的耐磨和耐擦洗效果，采用喷雾或涂抹的方式应用于电梯按钮、门把手、水龙头、开关按键上，形成一层高效、长效的杀菌杀病毒薄膜。

Description

杀菌杀病毒涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，特别涉及杀菌杀病毒涂料及其制备方法和应用。
背景技术
现有的公共空间常态疫情防控和消杀手段包括：紫外线消杀、消毒药水喷雾和涂抹、个人手部消毒等。紫外线消杀只能用于夜间打烊以及无人的时间段，且易被障碍物遮挡，局限性较大。消毒药水喷雾和涂抹是目前最常用的方式，一般采用过氧乙酸溶液、消毒药水溶液、乙醇溶液等，一般几小时到几天消杀一次，这种方法的局限性在于消杀药水作用时间短，一般几分钟到十几分钟就会挥发消散，而过于频繁的消杀作业会对物料人工成本、公共场所使用、人员的感官造成不利影响，不能完全适用于疫情的常态化防控和消杀。个人手部消毒也存在作用时间短、偶然性大的弊端。因此需要一种长效、高效的杀菌杀病毒涂料来填补常态化疫情和病菌防控的空白。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了杀菌杀病毒涂料及其制备方法和应用，目的是为了解决现有的公共空间常态疫情防控和消杀手段，紫外线消杀易被障碍物遮挡，消毒药水手段作用时间易短挥发消散，个人手部消毒作用时间短、偶然性大，均无法满足杀菌消毒长效、高效特性以及无法适应疫情的常态化防控和消杀的技术问题。
本发明提供的杀菌杀病毒涂料，具体技术方案如下：
杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括如下组分：硅氮烷树脂30-50、溶剂35-50、助剂0.5-2、超细氧化铝粉末2-8、防刮擦粉1-3、复合纳米分散液3-10、蜡浆1-3；所述复合纳米分散液包括纳米氧化锌颗粒，所述纳米氧化锌颗粒为氧化锌-二氧化硅杂化粒子、棒状纳米氧化锌和花状纳米氧化锌；氧化锌-二氧化硅杂化粒子的粒径为80-200nm，所述棒状纳米氧化锌的直径20-50nm，所述花状纳米氧化锌的直径2-5μm。
在某些实施方式中，所述溶剂是由乙醇、丙二醇甲醚醋酸和异丙醇按照质量比5:2:3组成。
在某些实施方式中，所述助剂是由底材润湿剂、分散剂按照质量比6:4组成。
在某些实施方式中，所述防刮擦粉为粒径为2-5微米的改性聚氨酯弹性粉。
在某些实施方式中，所述复合纳米分散液包括固体成分和分散溶剂，所述固体成分占所述复合纳米分散液的质量百分比为20％，所述分散溶剂为乙醇。
进一步，所述固体成分由氧化锌-二氧化硅杂化粒子(粒径80-200nm)、棒状纳米氧化锌(直径20-50nm)和花状纳米氧化锌(直径2-5μm)按照质量比5:2:3组成。
本发明提供了另一个技术方案，即杀菌杀病毒涂料的制备方法，用于制备上述的涂料的方法，包括如下步骤：
S1，在低转速搅拌下依次加入溶剂和助剂，并继续搅拌，获得混合体；
S2，提高至中转速，向步骤S1中的混合体中一次加入超细氧化铝粉末和防刮擦粉，提高至高转速持续搅拌，获得浆料；
S3，将步骤S2中的浆料通过纳米砂磨机研磨，获得研磨物；
S4，将步骤S3中的研磨物在中转速下加入硅氮烷树脂、复合纳米分散液和蜡浆，继续搅拌，获得杀菌杀病毒涂料。
在某些实施方式中，步骤S1中，所述低转速为200-400rpm，继续搅拌的时间为5min；
步骤S2中，所述中转速为500-800rpm，所述高转速为1000-1200rpm，持续搅拌的时间为10min；
步骤S3中，所述研磨介质粒径为0.2mm，所述研磨时间为4h，所述研磨物的细度小于等于10微米；
步骤S4中，所述中转速为500-800rpm，持续时间为10min。
本发明还提供了第三个技术方案，即杀菌杀病毒涂料的应用，基于上述的涂料，将杀菌杀病毒涂料覆盖于待施工物体表面，覆盖厚度为3-15微米，并干燥2h。
本发明具有以下有益效果：本发明提供的杀菌杀病毒涂料，采用复合纳米杀菌材料、硅氮烷涂料和长效耐磨技术，具有高效的杀菌杀病毒效果，其中不同形状、粒径和杂化度的复合氧化锌纳米粒子利用多能级跃迁的协同作用，可更加充分的利用空间中的光能和热能，在表面和空间中释放大量活性基团清除病菌，同时在高硬度的硅氮烷薄膜和纳米氧化铝的保护下，复合氧化锌纳米粒子不易被磨损消耗，具有长久的杀病菌能力。同时，高硬度硅氮烷纳米薄膜可在光滑的电镀和不锈钢表面拥有极佳的硬度和附着力，同时具有优异的耐磨和耐擦洗效果，采用喷雾或涂抹的方式应用于电梯按钮、门把手、水龙头、开关按键上，形成一层高效、长效的杀菌杀病毒薄膜。
附图说明
图1是本发明的杀菌杀病毒涂料的制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例11中涂料对空间内甲醛等有害挥发性气体净化去除性能测试结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1-2，对本发明进一步详细说明。
对比例1
本对比例提供的涂料如表1所示，本对比例中树脂含量低，耐磨成分少，纳米分散液少，硬度、耐磨、耐擦洗稍差，硬度GB/T 6739：4-5H；耐磨性GB/T 1768(500g/500r)：45mg，耐洗刷性GB/T 9266：2000次，不锈钢表面附着力2级。
对比例2
本对比例提供的涂料如表1所示，本对比例中耐磨成分少，纳米分散液少，耐磨、耐擦洗稍差，硬度GB/T 6739：8H；耐磨性GB/T 1768(500g/500r)：22mg，耐洗刷性GB/T 9266：4000次，不锈钢表面附着力0级；
对比例3
本对比例提供的涂料如表1所示，本对比例中树脂过多，过多包裹，杀菌性能下降，硬度GB/T 6739：8H；耐磨性GB/T 1768(500g/1000r)：24mg，耐洗刷性GB/T 9266：＞5000次，不锈钢表面附着力0级。
实施例1
本实施例提供的杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括的组分如表1所示。
实施例2
本实施例提供的杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括的组分如表1所示。
实施例3
本实施例提供的杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括的组分如表1所示。本实施例中纳米分散液少，空间杀病毒效率稍差，硬度GB/T 6739：8H；耐磨性GB/T 1768(500g/500r)：15mg，耐洗刷性GB/T 9266：＞5000次，不锈钢表面附着力0级；对于H1N1病毒，1m3空间内，1h杀灭率91.05％；2h杀灭率99.13％。
实施例4
本实施例提供的杀菌杀病毒涂料，按质量比计，包括的组分如表1所示。本实施例中最佳配比，硬度GB/T 6739：8H；耐磨性GB/T 1768(500g/5500r)：16mg，耐洗刷性GB/T9266：＞5000次，不锈钢表面附着力0级；对于H3N2病毒，3m3空间内，1h杀灭率97.6％；2h杀灭率99.79％；其他的性能指标补充，如病毒，霉菌、甲醛、新冠、耐老化性能等。
表1对比例1-3和实施例1-4中涂料的组分
组份名称(质量比) 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
硅氮烷树脂 20 35 50 30 50 35 35
溶剂 65 50 28 50 35 47 43
助剂 1 1 1 0.5 2 1 1
超细氧化铝粉末 4 4 6 8 2 6 6
防刮擦粉 2 2 3 2 1 3 3
复合纳米分散液 6 6 10 9.5 7 6 10
蜡浆 2 2 2 1 3 2 2
合计 100 100 100 100 100 100 100
对比例1-3中及实施例1-4中，溶剂是由乙醇、丙二醇甲醚醋酸和异丙醇按照质量比5:2:3组成。在某些实施方式中，助剂是由底材润湿剂、分散剂按照质量比6:4组成。防刮擦粉为粒径为2-5微米的改性聚氨酯弹性粉。复合纳米分散液包括固体成分和分散溶剂，固体成分占复合纳米分散液的质量百分比为20％，分散溶剂为乙醇。固体成分由氧化锌-二氧化硅杂化粒子(粒径80-200nm)、棒状纳米氧化锌(直径20-50nm)和花状纳米氧化锌(直径2-5μm)按照质量比5:2:3组成。
实施例5
本实施例提供的杀菌杀病毒涂料的制备方法，用于制备1实施例1-4的涂料的方法，包括如下步骤：
S1，在低转速(200-400rpm)搅拌下依次加入溶剂和助剂，并继续搅拌5min，获得混合体；
S2，提高至中转速(500-800rpm)，向步骤S1中的混合体中一次加入超细氧化铝粉末和防刮擦粉，提高至高转速(1000-1200rpm)持续搅拌10min，获得浆料；
S3，将步骤S2中的浆料通过纳米砂磨机(研磨介质粒径为0.2mm)研磨4h，获得研磨物，所述研磨物的细度小于等于10微米；
S4，将步骤S3中的研磨物在中转速(500-800rpm)下加入硅氮烷树脂、复合纳米分散液和蜡浆，继续搅拌10min，获得杀菌杀病毒涂料。
实施例6
本实施例提供了杀菌杀病毒涂料的应用，将实施例1-4的杀菌杀病毒涂料采用喷涂、抹涂的方式覆盖于待施工物体表面(电梯按钮、门把手、水龙头)，覆盖厚度为3-15微米，并干燥2h。涂料的实干速度可以通过线性干燥仪测试，抹擦涂、气雾罐喷涂、便携小瓶子喷涂等施工方式简单易用，非专业人员也可操作，可作为现场便捷施工的研究重点。热风枪、热风扇、风机等加热吹风设备可在现场加速涂料干燥固化，使得涂料在极短时间内投入正常使用。
表2覆盖方式
Figure BDA0003356208910000041
实施例7
按照消毒技术规范(2002)测试实施例1-4的涂料处理过的织物对SARS-CoV-2新冠病毒的杀灭能力，测试结论为涂料对SARS-CoV-2新冠病毒灭活率大于99.99％。
按照《GB/T 21866病毒灭活试验》，采用H1N1流感病毒作为对象，MDCK作为宿主，来测试金属上实施例1-4的涂料对H1N1流感病毒的灭活率，结果表明涂料对H1N1流感病毒灭活率大于99.99％；
衣服、口罩、地毯等织物容易藏纳污垢，一般病菌浓度较高，为了测试涂装后的纺织物对病毒的杀灭能力，采用H1N1流感病毒作为对象，MDCK作为宿主，来测试处理过的织物表面对H1N1流感病毒的杀灭率，结果表明涂料处理过的织物对H1N1流感病毒灭活率为99.96％。
实施例8
采用大肠杆菌ATCC8739、金黄色葡萄球菌ATCC6538、白色念珠菌ATCC10231等三种常见菌类作为试验对象，测试实施例4涂料的广谱杀菌能力，参照《JIS Z 2801：2010抗菌加工制品-抗菌性试验方法和抗菌效果的测定》等标准来测试涂料对细菌的杀灭率，结果见表3结果表明本发明涂料具有优异的广谱杀菌能力和高效杀灭率。
表3广谱杀菌能力测试
Figure BDA0003356208910000051
实施例9
测试实施例4涂料的抗霉菌性能，采用了5种常见的霉菌(巴西曲霉ATCC9642，绳装青霉ATCC11797，球毛壳霉ATCC6205，绿色木霉ATCC9645，出芽短梗霉ATCC15233)作为试验对象，按照《ASTM G 21-15合成高分子表4示。
表4抗霉菌性能测试
Figure BDA0003356208910000052
实施例10
空气中的病毒和微生物有更强的侵入性，在呼吸系统传染病防治中更加有威胁。本项目测试了实施例3、4中涂料对空气中病毒的杀灭效率，先将涂装好纸张置于1m3的空间中，按照《消毒技术规范》2002年版-2.1.3的要求测试和评估涂料对空间中病毒的杀灭率。再将涂装好纸张置于3m3的空间中，按同样的方法进行测试。后续为了验证在乘用车中的空间杀毒效果，将车内的地毯用涂料处理后，置于3m3的空间中，按同样的方法进行测试。结果如下表5示。
表5病毒的杀灭研究结果
Figure BDA0003356208910000053
实施例11
参照《JC/T 1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，测试涂料对于室内空气中残留的有害VOC的净化效果，初步测试对象为甲醛。无机纳米复合材料吸收空间中的光能和热能，释放活性粒子分解甲醛，通过调整无机纳米复合材料的用量。如图2所示，纳米无机复合材料的添加量达到2.5％时，甲醛去除效果优异，更多的添加量对于去除率没有明显的提升。结果表明涂料对用室内甲醛的净化效率达到99.2％，远高于标准要求的75％的水平。
综上所述，本发明提供的杀菌杀病毒涂料，具有如下有益效果：
1、能够高效杀灭病毒、细菌：细菌、病毒杀灭率达99.99％，包括H1N1、H3N2病毒，大肠杆菌ATCC8739、金黄色葡萄球菌ATCC6538等；
2、霉菌抑制：霉菌抑制率为100％，包括巴西曲霉ATCC9642，球毛壳霉ATCC6205，绿色木霉ATCC9645，出芽短梗霉ATCC15233等；
3、长效杀菌效果：2000h加速老化测试后，涂料无开裂、粉化、脱落等现象，2000h加速老化测试后，杀菌效果衰减不超过10％；
4、涂料性能优异：涂料表面硬度8H，光滑不锈钢附着力0级；
5、耐用性高：耐磨性能不高于0.02(500g/500转)；涂料耐擦洗2000次无明显变化。
上述仅本发明较佳可行实施例，并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的技术人员，在本发明的实质范围内，所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.杀菌杀病毒涂料，其特征在于，按质量比计，包括如下组分：硅氮烷树脂30-50、溶剂35-50、助剂0.5-2、超细氧化铝粉末2-8、防刮擦粉1-3、复合纳米分散液3-10、蜡浆1-3；所述复合纳米分散液包括纳米氧化锌颗粒，所述纳米氧化锌颗粒为氧化锌-二氧化硅杂化粒子、棒状纳米氧化锌和花状纳米氧化锌；氧化锌-二氧化硅杂化粒子的粒径为80-200nm，所述棒状纳米氧化锌的直径20-50nm，所述花状纳米氧化锌的直径2-5μm。
2.根据权利要求1所述的杀菌杀病毒涂料，其特征在于，所述溶剂是由乙醇、丙二醇甲醚醋酸和异丙醇按照质量比5:2:3组成。
3.根据权利要求1所述的杀菌杀病毒涂料，其特征在于，所述助剂是由底材润湿剂、分散剂按照质量比6:4组成。
4.根据权利要求1所述的杀菌杀病毒涂料，其特征在于，所述防刮擦粉为粒径为2-5微米的改性聚氨酯弹性粉。
5.根据权利要求1所述的杀菌杀病毒涂料，其特征在于，所述复合纳米分散液包括固体成分和分散溶剂，所述固体成分占所述复合纳米分散液的质量百分比为20％，所述分散溶剂为乙醇。
6.根据权利要求5所述的杀菌杀病毒涂料，其特征在于，所述固体成分由氧化锌-二氧化硅杂化粒子、棒状纳米氧化锌和花状纳米氧化锌按照质量比5:2:3组成。
7.杀菌杀病毒涂料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-6任一项所述涂料的方法，包括如下步骤：
S1，在低转速搅拌下依次加入溶剂和助剂，并继续搅拌，获得混合体；
S2，提高至中转速，向步骤S1中的混合体中一次加入超细氧化铝粉末和防刮擦粉，提高至高转速持续搅拌，获得浆料；
S3，将步骤S2中的浆料通过纳米砂磨机研磨，获得研磨物；
S4，将步骤S3中的研磨物在中转速下加入硅氮烷树脂、复合纳米分散液和蜡浆，继续搅拌，获得杀菌杀病毒涂料。
8.根据权利要求7中所述的杀菌杀病毒涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述低转速为200-400rpm，继续搅拌的时间为5min；
步骤S2中，所述中转速为500-800rpm，所述高转速为1000-1200rpm，持续搅拌的时间为10min；
步骤S3中，所述研磨介质粒径为0.2mm，所述研磨时间为4h，所述研磨物的细度小于等于10微米；
步骤S4中，所述中转速为500-800rpm，持续时间为10min。
9.杀菌杀病毒涂料的应用，基于权利要求1-6任一项所述涂料，其特征在于，将杀菌杀病毒涂料覆盖于待施工物体表面，覆盖厚度为3-15微米，并干燥2h。
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