CN116063917B - 高性能抗菌抗病毒环保涂料及其涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能抗菌抗病毒环保涂料及其涂布方法，高性能抗菌抗病毒环保涂料包含基体、抗菌材料和溶剂，抗菌材料和基体溶解于溶剂，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团，高性能抗菌抗病毒环保涂料在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，在处于第一状态时，包覆层覆盖在第一抗菌组合物的外周，抗菌材料和基体分布在溶剂内；在处于第二状态时，包覆层覆盖在第一抗菌组合物的外周，抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧；在处于第三状态时，包覆层打开，使得第一抗菌组合物暴露。本发明的涂料具有高性能抗菌抗病毒环保性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体地，本发明涉及一种高性能抗菌抗病毒环保涂料及其涂布方法。
背景技术
随着人们对于健康的逐渐重视，对于涂料的功能性也提出了更高需求，例如涂料具有抗菌功能。但是现有的涂料通常不具有抗菌功能，或者抗菌效果差，亟需得到改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种高性能抗菌抗病毒环保涂料，能够解决现有涂料抗菌效果差的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种高性能抗菌抗病毒环保涂料，高性能抗菌抗病毒环保涂料包含基体、抗菌材料和溶剂，所述抗菌材料和所述基体溶解于所述溶剂，所述抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，所述包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团，所述高性能抗菌抗病毒环保涂料在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，在处于所述第一状态时，所述包覆层覆盖在所述第一抗菌组合物的外周，所述抗菌材料和所述基体分布在所述溶剂内；在处于所述第二状态时，所述包覆层覆盖在所述第一抗菌组合物的外周，所述抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧；在处于所述第三状态时，所述包覆层打开，使得所述第一抗菌组合物暴露。
可选地，所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括：第三抗菌组合物和载体，所述第三抗菌组合物设于所述载体的外表面，所述第三抗菌组合物含有第二光致电离螺吡喃末端基团和银锌颗粒，所述载体包含石墨烯片；其中，在所述高性能抗菌抗病毒环保涂料处于所述第一状态、所述第二状态和所述第三状态时分别位于定向磁场内。
可选地，所述第一抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌中的至少一种纳米粒子。
可选地，在处于所述第二状态时，所述光源发出紫外光。
可选地，在处于所述第三状态时，所述光源发出红外光。
可选地，所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括第二抗菌组合物，在处于所述第一状态时，所述第二抗菌组合物、所述抗菌材料和所述基体分布在所述溶剂内；在处于所述第二状态和所述第三状态时，所述第二抗菌组合物位于所述抗菌材料的内侧。
可选地，所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括：多孔材料，所述多孔材料内形成有多个微孔，所述微孔内分散有所述第二抗菌组合物。
可选地，所述多孔材料和所述基体之间通过分子间作用力形成三维网络结构。
可选地，所述第二抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌中的至少一种纳米粒子。
根据本发明的第二方面，还提供了一种高性能抗菌抗病毒环保涂料的涂布方法，包括以下步骤：S1、在涂布前，将基体、抗菌材料和溶剂混合在一起，得到混合溶液；S2、在涂布时，将所述混合溶液涂布在载体上；S3、通过第一预设条件使得所述抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧；S4、通过第二预设条件打开所述包覆层，使得所述第一抗菌组合物暴露。
根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料采用基体、抗菌材料和溶剂相结合，高性能抗菌抗病毒环保涂料可以在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，通过含有第一光致电离螺吡喃末端基团能够引导抗菌材料活动至支撑面最外侧，通过提供刺激源能够打开包覆层，实现第一抗菌组合物的抗菌效果。本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料能够解决现有技术中的涂料因离最外侧较远导致的抗菌效果差的技术问题，达到能够在与病菌或病毒接触24h后，对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率分别不小于99％，并且耐久性分别不小于95％，对于流感病毒H3N2的抗病毒率分别不小于99.9％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒率分别不小于99.5；对于流感病毒H3N2的抗病毒性能耐久性不小于99％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性不小于85％。此外，还无需过于控制第一状态下的整体溶液的均匀性，降低了劳动强度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的一个实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料的涂布方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面结合具体附图对根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料进行详细说明。
根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料包含基体、抗菌材料和溶剂，抗菌材料和基体溶解于溶剂，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团，高性能抗菌抗病毒环保涂料在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，在处于第一状态时，包覆层覆盖在第一抗菌组合物的外周，抗菌材料和基体分布在溶剂内；在处于第二状态时，包覆层覆盖在第一抗菌组合物的外周，抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧；在处于第三状态时，包覆层打开，使得第一抗菌组合物暴露于所述涂料层的最外侧。在与病菌或病毒接触24h后，对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率分别不小于99％，并且耐久性分别不小于95％，对于流感病毒H3N2的抗病毒率分别不小于99.9％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒率分别不小于99.5；对于流感病毒H3N2的抗病毒性能耐久性不小于99％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性不小于85％。
换句话说，根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料主要由基体、抗菌材料和溶剂组成，其中抗菌材料和基体溶解于溶剂，溶剂可以起到溶解的作用，溶剂的种类可以根据溶解需求选择。
其中，高性能抗菌抗病毒环保涂料可以在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，在高性能抗菌抗病毒环保涂料处于第一状态时，包覆层可以包裹住第一抗菌组合物，即包覆层具有收容空间，第一抗菌组合物位于收容空间内部。此时，抗菌材料和基体分布在溶剂内，第一抗菌组合物未暴露在溶剂中，包覆层处于封闭状态。在高性能抗菌抗病毒环保涂料处于第二状态时，由于包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团，而第一光致电离螺吡喃末端基团能够使得包覆层具有向光性，能够朝向光源方向活动，从而使得抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧。在高性能抗菌抗病毒环保涂料处于第三状态时，可以通过改变环境，提供刺激源，使得包覆层打开，最终使得第一抗菌组合物暴露出来。刺激源可以选用改变光线、改变pH等方式提供。
需要进行说明的是，由于第一抗菌组合物暴露于所述涂料层的最外侧，因此，形成的最终涂料层能够在与病菌或病毒接触24h后，对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率分别不小于99％，并且耐久性分别不小于95％，对于流感病毒H3N2的抗病毒率分别不小于99.9％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒率分别不小于99.5；对于流感病毒H3N2的抗病毒性能耐久性不小于99％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性不小于85％。此外，包裹层的其他化合物可以采用光固化树脂材料，可以利用光固化具体所需波长与本实施例的第二状态和第三状态的波长不同，控制在至少暴露第一抗菌组合物后实现固化。
下面以对待涂布的载体为支撑面为例对本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料的使用进行说明。
首先，可以先准备混合的基体、抗菌材料和溶剂；然后，可以将混合好的材料涂布在支撑面上；随后，可以通过光源照射支撑面，使得抗菌材料朝向支撑面的外侧活动；最后，通过提供刺激源打开包覆层，将第一抗菌组合物暴露在支撑面的最外侧，实现高性能抗菌、抗病毒效果。
由此，根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料采用基体、抗菌材料和溶剂相结合，高性能抗菌抗病毒环保涂料可以在第一状态、第二状态和第三状态之间切换，通过含有第一光致电离螺吡喃末端基团能够引导抗菌材料活动至支撑面最外侧，通过提供刺激源能够打开包覆层，实现第一抗菌组合物的抗菌效果。本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料能够解决现有技术中的涂料因离最外侧较远导致的抗菌效果差的技术问题，达到能够在与病菌或病毒接触24h后，对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率分别不小于99％，并且耐久性分别不小于95％，对于流感病毒H3N2的抗病毒率分别不小于99.9％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒率分别不小于99.5；对于流感病毒H3N2的抗病毒性能耐久性不小于99％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性不小于85％。此外，还无需过于控制第一状态下的整体溶液的均匀性，降低了劳动强度。
在本发明的一些具体实施方式中，高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括第三抗菌组合物和载体，第三抗菌组合物设于载体的外表面，第三抗菌组合物含有第二光致电离螺吡喃末端基团和银锌颗粒，载体包含石墨烯片；其中，在高性能抗菌抗病毒环保涂料处于第一状态、第二状态和第三状态时分别位于定向磁场内。也就是说，可以利用石墨烯本身的抗磁性性能。从而使得载体能够进一步带动银锌粒子在磁场中呈现定向排布，有利于在第二光致电离螺吡喃末端基团的基础上进一步控制具有抗菌抗病毒功能的粒子的活动方向。
根据本发明的一个实施例，基体为聚氨酯基体、树脂等现有基体，需要说明的是，其他可以应用于涂料的材料也可以作为本发明的基体材料。本发明实施例中还可以包含助剂，助剂可以包含现有的固化剂等，在此不作赘述。溶剂可以采用现有的脂类、酮类等，在此不作赘述。
在本发明的一些具体实施方式中，第一抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌等中的至少一种纳米粒子，能够提高抗菌效果。此外，第一抗菌组合物采用纳米粒子混合物，有利于减轻抗菌材料的尺寸和重量，便于包覆层带动第一抗菌组合物移动。
根据本发明的一个实施例，在处于第二状态时，光源发出紫外光，通过提供紫外光能够驱动抗菌材料朝向光源高效移动。
在本发明的一些具体实施方式中，在处于第三状态时，光源发出红外光，可以通过红外光断开分子链，打开包覆层。也可以通过改变pH等方式打开包覆层，在此不作赘述。
根据本发明的一个实施例，高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括第二抗菌组合物，在处于第一状态时，第二抗菌组合物、抗菌材料和基体分布在溶剂内；在处于第二状态和第三状态时，第二抗菌组合物位于抗菌材料的内侧。
也就是说，在将涂料应用于载体时，不仅可以实现靠近载体的最外侧均有第一抗菌组合物，还能够实现载体外侧的其它位置也具有第二抗菌组合物，提高了抗菌范围，使得即使在涂布涂料后形成的涂料层发生裂缝时，裂缝处的涂料层内部也能够起到抗菌效果，提供持续、不间断的抗菌效果；并且还能够在第一抗菌组合物的基础上进一步加深抗菌效果。
在本发明的一些具体实施方式中，高性能抗菌抗病毒环保涂料还包括多孔材料，多孔材料内形成有多个微孔，微孔内分散有第二抗菌组合物。也就是说，在溶剂内还分布有多孔材料，多孔材料内可以形成多个微孔，微孔本身可以具有吸音等效果，能够使得涂料层也具有多孔材料本身的性能。此外，由于微孔内分布有第二抗菌组合物，也就是说，第二抗菌组合物的至少一部分可以藏匿在微孔内部，能够扩大第二抗菌组合物的总量，从而提高抗菌效果。并且，微孔能够与第二抗菌组合物之间形成作用力，提高了第二抗菌组合物的分布均匀性，避免第二抗菌组合物发生局部堆积。
根据本发明的一个实施例，多孔材料和基体之间通过分子间作用力形成三维网络结构，通过形成三维网络结构能够进一步提高第二抗菌组合物在基体中的分散均匀性。并且还能够提高高性能抗菌抗病毒环保涂料在载体上的分布均匀性，有利于应用于沿上下方向延伸的载体表面。
在本发明的一些具体实施方式中，第二抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌等中的至少一种纳米粒子，能够保证抗菌效果。
如图1所示，本发明还提供了一种高性能抗菌抗病毒环保涂料的涂布方法，该涂布方法包括以下步骤：
S1、在涂布前，将基体、抗菌材料和溶剂混合在一起，得到混合溶液。
S2、在涂布时，将混合溶液涂布在载体上。
S3、通过第一预设条件使得抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧。
S4、通过第二预设条件打开包覆层，使得第一抗菌组合物暴露，使得载体的最外侧分布有第一抗菌组合物。
下面结合具体实施方式对本发明的高性能抗菌抗病毒环保涂料及其涂布方法进行详细说明。
实施例1
将100质量份的基体、5质量份的抗菌材料和60质量份的溶剂进行混合，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团。
实施例2
将100质量份的基体、3质量份的第二抗菌组合物、5质量份的抗菌材料和60质量份的溶剂进行混合，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团。
对比例1
将100质量份的基体和60质量份的溶剂进行混合。
对比例2
将100质量份的基体、5质量份的抗菌材料和60质量份的溶剂进行混合，抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物。其中，包覆层不含有第一光致电离螺吡喃末端基团，包覆层中其它组分与实施例1和2中的组分相同。
其中，实施例和对比例中的基体分别采用聚氨酯基体100质量份，溶剂均采用乙二醇二乙酸酯；实施例1、实施例2和对比例2中的第一抗菌组合物相同，均采用银纳米粒子20wt％和二氧化钛纳米粒子80wt％混合物。实施例2中采用的第二抗菌组合物为铜纳米粒子20wt％和氧化锌纳米粒子80wt％混合物。实施例1、实施例2和对比例2中的包裹层中除了第一光致电离螺吡喃末端基团外，均采用丙烯酸丁酯化合物。
分别将实施例1、实施例2和对比例1得到的混合溶液，涂布在20cm和20cm的支撑面上。并对实施例1和实施例2中涂布得到的涂料层分别照射紫外线20min后再分别照射红外线30min。最后对对比例1、实施例1和实施例3的最终涂料层的外表面测试抗菌效果。
在进行抗菌测试时，分别对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌进行测试，测试要求按照国标：GB/T 21866-2008，接触时间24小时，测试结果如下表1和表2所示。
在进行抗病毒测试时，按照中涂协团标T/CNCIA 01014-2020，接触时间24小时，测试结果如下表3和表4所示。
表1.对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率
| 金黄色葡萄球菌 | 大肠埃希氏菌 | |
| 实施例1 | 99.1％ | 99％ |
| 实施例2 | 99.2％ | 99.1％ |
| 对比例1 | 0 | 0 |
| 对比例2 | 83％ | 75％ |
表2.对于金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌性能耐久性
| 金黄色葡萄球菌 | 大肠埃希氏菌 | |
| 实施例1 | 96％ | 95.4％ |
| 实施例2 | 95％ | 95.3％ |
| 对比例1 | 0 | 0 |
| 对比例2 | 85％ | 87％ |
表3.对于流感病毒H3N2和肠道病毒EV-71的抗病毒率
| 流感病毒H3N2 | 肠道病毒EV-71 | |
| 实施例1 | 99％ | 99.5％ |
| 实施例2 | 99.2％ | 99.7％ |
| 对比例1 | 0 | 0 |
| 对比例2 | 84％ | 85％ |
表4.对于流感病毒H3N2和肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性
| 流感病毒H3N2 | 肠道病毒EV-71 | |
| 实施例1 | 99.1％ | 85％ |
| 实施例2 | 99.2％ | 86％ |
| 对比例1 | 0 | 0 |
| 对比例2 | 80％ | 70％ |
通过表1至表4可以看出，本发明的实施例1和实施例2的涂料层能够对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌达到I级抗菌效果，并且抗菌率不小于99％，并且耐久性不小于95％。对于流感病毒H3N2的抗病毒率分别不小于99.9％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒率分别不小于99.5；对于流感病毒H3N2的抗病毒性能耐久性不小于99％，对于肠道病毒EV-71的抗病毒性能耐久性不小于85％。
总而言之，根据本发明实施例的高性能抗菌抗病毒环保涂料采用基体、抗菌材料和溶剂相结合，能够有效提高抗菌、抗病毒效果。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，高性能抗菌抗病毒环保涂料包含基体、抗菌材料和溶剂，所述抗菌材料和所述基体溶解于所述溶剂，所述抗菌材料包含包覆层和第一抗菌组合物，所述包覆层含有第一光致电离螺吡喃末端基团，所述高性能抗菌抗病毒环保涂料按顺序从第一状态切换至第二状态，再从所述第二状态切换至第三状态，在处于所述第一状态时，所述包覆层覆盖在所述第一抗菌组合物的外周，所述抗菌材料和所述基体分布在所述溶剂内；在处于所述第二状态时，光源发出紫外光，所述包覆层覆盖在所述第一抗菌组合物的外周，所述抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧；在处于所述第三状态时，所述光源发出红外光，所述包覆层打开，使得所述第一抗菌组合物暴露。
2.根据权利要求1所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，还包括：
第三抗菌组合物和载体，所述第三抗菌组合物设于所述载体的外表面，所述第三抗菌组合物含有第二光致电离螺吡喃末端基团和银锌颗粒，所述载体包含石墨烯片；
其中，在所述高性能抗菌抗病毒环保涂料处于所述第一状态、所述第二状态和所述第三状态时分别位于定向磁场内。
3.根据权利要求1所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，所述第一抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌中的至少一种纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，还包括第二抗菌组合物，在处于所述第一状态时，所述第二抗菌组合物、所述抗菌材料和所述基体分布在所述溶剂内；在处于所述第二状态和所述第三状态时，所述第二抗菌组合物位于所述抗菌材料的内侧。
5.根据权利要求4所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，还包括：
多孔材料，所述多孔材料内形成有多个微孔，所述微孔内分散有所述第二抗菌组合物。
6.根据权利要求5所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，所述多孔材料和所述基体之间通过分子间作用力形成三维网络结构。
7.根据权利要求5所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料，其特征在于，所述第二抗菌组合物包含银、铜、锌、二氧化钛、氯化锌中的至少一种纳米粒子。
8.一种根据权利要求1-7中任一所述的高性能抗菌抗病毒环保涂料的涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在涂布前，将基体、抗菌材料和溶剂混合在一起，得到混合溶液；
S2、在涂布时，将所述混合溶液涂布在载体上；
S3、通过第一预设条件使得所述抗菌材料朝向光源活动至形成的涂料层的最外侧，所述第一预设条件为光源发出紫外光；
S4、通过第二预设条件打开所述包覆层，使得所述第一抗菌组合物暴露，所述第二预设条件为所述光源发出红外光。
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