CN116445023A - 一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，涉及涂料技术领域，按照重量份数计，包括如下组分：银‑环氧纳米复合材料20‑50份；活性稀释剂40‑60份；光引发剂1‑5份；助剂0.1‑3份。本发明提供的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，通过银‑环氧纳米复合材料向体系中引入银单质，一方面因其兼具优异的杀菌和导电性能，且银不会对细菌产生耐药性，从而使得该涂料同时具备优异的杀菌与导电性能；另一方面，使得纳米银通过环氧树脂锚固于体系中，从而解决了单质银在其他涂料如PU,常规UV，水性烤漆等体系中容易缓慢析出最终失效的弊端，延长使用时间，增加了涂料杀菌与导电性能的持久性。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料。
背景技术
导电涂料是一种特种涂料，广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、电子产品等领域；杀菌涂料是指涂层表面具有杀菌功能，能够起到对细菌等微生物的阻断和杀灭作用。
随着科技的发展，越来越多的场所，如医院、无尘车间、微机房、民用装饰等，需要墙面和地面的涂层同时具备导电与杀菌作用。
现有的同时具有导电与杀菌功能的涂料，通常通过优化传统的涂料配方，在传统的涂料中同时加入杀菌剂和抗静电剂制得；这种杀菌导电涂料虽然获得了一定的杀菌功能与导电性能，但是因杀菌剂与抗静电剂在使用过程中易于析出，杀菌导电性能持久性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中杀菌导电涂料的杀菌导电性能持久性较差的问题，本发明提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，该涂料通过引入银-环氧纳米复合材料，不仅可以兼具杀菌与导电功能，且单质银不易于从内涂层中析出，延长了涂层的使用寿命，解决了现有技术中杀菌导电涂料的杀菌导电性能持久性较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
可选地，所述银-环氧纳米复合材料的制备方法如下：
S1：将AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮溶于甲苯溶剂中，转移至三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将所述阴离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，得到纳米银分散液；
S3：将脂环族环氧树脂加入所述纳米银分散液中，混合搅拌，边搅拌边用UV灯辐射，得到银-环氧纳米复合材料。
可选地，所述脂环族环氧树脂选自第一脂环族环氧树脂与第二脂环族环氧树脂中的至少一种；所述第一脂环族环氧树脂的环氧当量为128-145g/mol；所述第二脂环族环氧树脂的环氧当量为190-210g/mol。
可选地，所述第一脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯；所述第二脂环族环氧树脂为双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯。
可选地，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯与双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯按照质量比25:36组成的混合物。
可选地，AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮、甲苯、脂环族环氧树脂的质量比为50：50：100：61。
可选地，所述活性稀释剂为乙烯基醚类稀释剂、丙烯基醚类稀释剂中的至少一种。
可选地，所述活性稀释剂为三甘醇二乙烯基醚和甘油碳酸酯丙烯基醚按质量比1:1组成的混合物。
可选地，所述光引发剂为双十二烷基苯碘鎓盐和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦按照质量比4:1组成的混合物。
可选地，所述助剂由润湿分散剂、流平剂和消泡剂组成。
本发明的有益效果是：
本发明提供的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，通过银-环氧纳米复合材料向体系中引入银单质，一方面因其兼具优异的杀菌和导电性能，且银不会对细菌产生耐药性，从而使得该涂料同时具备优异的杀菌与导电性能；另一方面，使得纳米银通过环氧树脂锚固于体系中，从而解决了单质银在其他涂料如PU,常规UV，水性烤漆等体系中容易缓慢析出最终失效的弊端，延长使用时间，增加了涂料杀菌与导电性能的持久性。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术中杀菌导电涂料的杀菌导电性能持久性较差的问题，本发明提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
其中银-环氧纳米复合材料是通过银单质在阳离子光固化涂料体系发生辐射固化时与环氧树脂形成，即该银-环氧纳米复合材料为改性环氧树脂。
本发明提供的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，通过银-环氧纳米复合材料向体系中引入银单质，一方面因其兼具优异的杀菌和导电性能，且银不会对细菌产生耐药性，从而使得该涂料同时具备优异的杀菌与导电性能；另一方面，使得纳米银通过环氧树脂锚固于体系中，从而解决了单质银在其他涂料如PU,常规UV，水性烤漆等体系中容易缓慢析出最终失效的弊端，延长使用时间，增加了涂料杀菌与导电性能的持久性。
为保证涂料杀菌与导电性能的持久性,本发明优选银-环氧纳米复合材料为可参与阳离子光固化的脂肪族环氧树脂、六氟磷酸银甲苯溶液，利用UV技术制备而成。
具体的，本发明优选银-环氧纳米复合材料的制备方法如下：
S1：将AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮(BDK)溶于甲苯溶剂中，转移至三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将银离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，得到纳米银分散液；
S3：将脂环族环氧树脂加入纳米银分散液中，混合搅拌，边搅拌边用UV灯辐射，得到改性环氧树脂，即银-环氧纳米复合材料。
其中，步骤S2中，通过UV灯辐射，使BDK吸收紫外线发生裂解，形成二甲氧苯基自由基，二甲氧苯基自由基与AgPF6在搅拌中生成六氟磷酸二甲氧苯盐(UV、阳离子复合引发剂)、纳米银的甲苯溶液，即纳米银分散液；步骤S3中，通过UV灯辐射，使得脂环族环氧树脂在六氟磷酸二甲氧苯盐中开环反应，与纳米银发生原位聚合，形成银-环氧纳米复合材料(甲苯溶剂不去除)，从而使得单质银被环氧树脂锚固于体系中，避免从涂层中析出，保证杀菌与导电性能的持久性。
上述制备过程的反应方程式如下：
本发明优选脂环族环氧树脂选自第一脂环族环氧树脂与第二脂环族环氧树脂中的至少一种；其中第一脂环族环氧树脂的环氧当量为128-145g/mol；第二脂环族环氧树脂的环氧当量为190-210g/mol；进一步的，本发明优选第一脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯；第二脂环族环氧树脂为双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯；并具体优选第一脂环族环氧树脂为陶氏化学的UVR 6110，第二脂环族环氧树脂为陶氏化学的UVR 6128。
本发明进一步优选脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯与双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯按照质量比25:36组成的混合物。
为保证涂料的杀菌与导电性能，本发明优选上述制备过程中AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮、甲苯、脂环族环氧树脂的质量比为50：50：100：61。
为保证杀菌导电涂料的综合性能，本发明优选活性稀释剂为乙烯基醚类稀释剂、丙烯基醚类稀释剂中的至少一种，并进一步优选活性稀释剂为三甘醇二乙烯基醚和甘油碳酸酯丙烯基醚按质量比1:1组成的混合物。
为使得涂料固化更彻底，本发明优选光引发剂为阳离子引发剂与自由基引发剂的混合物，并具体优选光引发剂为双十二烷基苯碘鎓盐和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦按照质量比4:1组成的混合物。
本发明优选助剂由润湿分散剂、流平剂和消泡剂组成，并具体优选助剂为润湿分散剂、流平剂和消泡剂按照质量比6：3：1组成的混合物，其中润湿分散剂为Elfka 4010，流平剂为BYK 333，消泡剂为BYK 1790。
将上述材料按比例混合配制好，即可获得阳离子固化杀菌导电涂料。
本发明提供的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，采用阳离子光固化和自由基固化相结合，使得涂料固化更彻底，从而使得纳米银更牢固的锚固于体系中，进而使得涂料的杀菌导电性能更加持久。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
在无特别说明的情况下，本发明各实施例以及对比例中的银-环氧纳米复合材料按照如下方法制备：
S1：称取50g纳米级AgPF6，再称取50gα-α’-二甲基苯偶酰缩酮(BDK)，溶于100g甲苯溶剂，转移至500mL三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将银离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，使BDK吸收紫外线发生裂解形成二甲氧苯基自由基，二甲氧苯基自由基与AgPF6在搅拌中生成六氟磷酸二甲氧苯盐、纳米银的甲苯溶液，得到纳米银分散液；
S3：取UVR 6110(陶氏化学)25g，UVR 6128(陶氏化学)36g，加入纳米银分散液中，混合搅拌0.5h，继续边搅拌边用UV灯辐射，使环氧树脂在六氟磷酸二甲氧苯盐中开环反应，与纳米银发生原位聚合，形成银-环氧纳米复合材料(甲苯溶剂不去除)。
在无特别说明的情况下，本发明各实施例以及对比例中的活性稀释剂为三甘醇二乙烯基醚和甘油碳酸酯丙烯基醚按质量比1:1组成的混合物；光引发剂为双十二烷基苯碘鎓盐和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦按照质量比4:1组成的混合物；助剂为润湿分散剂、流平剂和消泡剂按照质量比6：3：1组成的混合物，其中润湿分散剂为Elfka 4010，流平剂为BYK 333，消泡剂为BYK 1790。
实施例1
本实施例提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
实施例2
本实施例提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
实施例3
本实施例提供一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
对比例1
本对比例提供一种涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
其中环氧树脂为陶氏化学的UVR 6110与陶氏化学的UVR 6128按照质量比25:36组成的混合物。
对比例2
本对比例提供一种涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
其中环氧树脂为陶氏化学的UVR 6110与陶氏化学的UVR 6128按照质量比25:36组成的混合物；功能填料为纳米银。
对比例3
本对比例提供一种涂料，按照重量份数计，包括如下组分：
其中环氧树脂为陶氏化学的UVR 6110与陶氏化学的UVR 6128按照质量比25:36组成的混合物；功能填料为石墨烯。
对比例4
本对比例与实施例1的区别为，银-环氧纳米复合材料按照如下方法制备：
S1：称取50g纳米级AgPF6，再称取50gα-α’-二甲基苯偶酰缩酮(BDK)，溶于100g甲苯溶剂，转移至500mL三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将银离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，使BDK吸收紫外线发生裂解形成二甲氧苯基自由基，二甲氧苯基自由基与AgPF6在搅拌中生成六氟磷酸二甲氧苯盐、纳米银的甲苯溶液，得到纳米银分散液；
S3：取UVR 6110(陶氏化学)61g，加入纳米银分散液中，混合搅拌0.5h，继续边搅拌边用UV灯辐射，使环氧树脂在六氟磷酸二甲氧苯盐中开环反应，与纳米银发生原位聚合，形成银-环氧纳米复合材料(甲苯溶剂不去除)。
对比例5
本对比例与实施例1的区别为，银-环氧纳米复合材料按照如下方法制备：
S1：称取50g纳米级AgPF6，再称取50gα-α’-二甲基苯偶酰缩酮(BDK)，溶于100g甲苯溶剂，转移至500mL三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将银离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，使BDK吸收紫外线发生裂解形成二甲氧苯基自由基，二甲氧苯基自由基与AgPF6在搅拌中生成六氟磷酸二甲氧苯盐、纳米银的甲苯溶液，得到纳米银分散液；
S3：取UVR 6128(陶氏化学)61g，加入纳米银分散液中，混合搅拌0.5h，继续边搅拌边用UV灯辐射，使环氧树脂在六氟磷酸二甲氧苯盐中开环反应，与纳米银发生原位聚合，形成银-环氧纳米复合材料(甲苯溶剂不去除)。
对比例6
本对比例与实施例1的区别为，银-环氧纳米复合材料按照如下方法制备：
S1：称取21g纳米银，溶于100g甲苯溶剂，转移至500mL三口烧瓶中，，得到纳米银分散液；
S2：取UVR 6110(陶氏化学)25g，UVR 6128(陶氏化学)36g，加入纳米银分散液中，混合搅拌0.5h，形成银-环氧纳米复合材料(甲苯溶剂不去除)。
将上述实施例和对比例提供的涂料，分别通过辊涂施工方式涂覆于软质PVC卷材面上，经过紫外光辐射引发阳离子光聚合反应，制得杀菌、导电PVC卷材制品。涂层耐弯曲性按GB/T6742-2007测试，其导电性能通过导电仪器测量，杀菌性能按标准JC/T 897-2014进行测试，其测试结果如下表1所示：
表1
将制得的PVC卷材置于参数高温80℃高湿>92％的恒温恒湿箱中72小时，进行高温高湿老化后，再次检测涂层性能，结果见表2所示。
表2
从上表数据看出，本发明各实施例制备的涂料均具有优异的杀菌性能以及导电性能，且杀菌与导电性能持久性好，涂层耐弯曲性好。
对比例1提供的涂料与实施例1相比，未对环氧树脂进行改性，制备的涂层导电性能以及杀菌性能差均较差，虽然涂层初始的耐弯曲性能较好，但是经高温高湿老化后，涂层耐弯曲性能变差。
对比例2提供的涂料与实施例1相比，未对环氧树脂进行改性，且在体系中添加了纳米银，制备的涂层虽然具有一定的导电性以及杀菌性，但是经高温高湿老化后，导电性以及杀菌性均明显变差，同时涂层耐弯曲性能变差。
对比例3提供的涂料与实施例1相比，未对环氧树脂进行改性，且在体系中添加了石墨烯，制备的涂层导电性能以及抗菌性能均有所变差，且经高温高湿老化后，涂层的导电性能以及抗菌性能均进一步变差。
对比例4提供的涂料与实施例1相比，银-环氧纳米复合材料制备过程中，环氧树脂仅采用UVR 6110(陶氏化学)，制备的涂层虽然具有优异的耐弯曲性、导电性以及杀菌性，但经高温高湿老化后，耐弯曲性、导电性以及杀菌性均明显变差。
对比例5提供的涂料与实施例1相比，银-环氧纳米复合材料制备过程中，环氧树脂仅采用UVR 6128(陶氏化学)，制备的涂层虽然具有优异的耐弯曲性、导电性以及杀菌性，但经高温高湿老化后，耐弯曲性、导电性以及杀菌性均明显变差。
对比例6提供的涂料与实施例1相比，银-环氧纳米复合材料制备过程中，直接添加纳米银，制备的涂层虽然具有优异的耐弯曲性、导电性以及杀菌性，但经高温高湿老化后，耐弯曲性、导电性以及杀菌性均明显变差。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，按照重量份数计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述银-环氧纳米复合材料的制备方法如下：
S1：将AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮溶于甲苯溶剂中，转移至三口烧瓶中，得到银离子分散液；
S2：将所述阴离子分散液边搅拌边用UV灯辐射，得到纳米银分散液；
S3：将脂环族环氧树脂加入所述纳米银分散液中，混合搅拌，边搅拌边用UV灯辐射，得到银-环氧纳米复合材料。
3.如权利要求2所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述脂环族环氧树脂选自第一脂环族环氧树脂与第二脂环族环氧树脂中的至少一种；所述第一脂环族环氧树脂的环氧当量为128-145g/mol；所述第二脂环族环氧树脂的环氧当量为190-210g/mol。
4.如权利要求3所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述第一脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯；所述第二脂环族环氧树脂为双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯。
5.如权利要求4所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯与双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯按照质量比25:36组成的混合物。
6.如权利要求3所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，AgPF6、α-α’-二甲基苯偶酰缩酮、甲苯、脂环族环氧树脂的质量比为50：50：100：61。
7.如权利要求1-6任一项所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为乙烯基醚类稀释剂、丙烯基醚类稀释剂中的至少一种。
8.如权利要求7所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为三甘醇二乙烯基醚和甘油碳酸酯丙烯基醚按质量比1:1组成的混合物。
9.如权利要求1-6任一项所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述光引发剂为双十二烷基苯碘鎓盐和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦按照质量比4:1组成的混合物。
10.如权利要求1-6任一项所述的基于阳离子固化的杀菌导电涂料，其特征在于，所述助剂由润湿分散剂、流平剂和消泡剂组成。
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