CN1206291C - 抗菌负离子涂料 - Google Patents

抗菌负离子涂料 Download PDF

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Abstract

本发明属于功能型涂料及其制备的技术领域，涉及一种抗菌效果持久，对人类、环境无污染、可改善空气质量的抗菌负离子涂料。解决了已有涂料抗菌效果不突出以及无法兼顾抗菌特性与负离子释放特性相结合的缺陷。技术方案是：一种抗菌负离子涂料，它包含水、水性乳液、抗菌剂及其它助剂，其特征是：涂料还包括有负离子粉体，所述的抗菌剂为无机纳米银系抗菌剂，其它助剂为：干膜防霉剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、防沉剂、成膜助剂、增稠剂，颜填料。本发明主要用于内外墙涂料。涂料对大肠杆菌等混合细菌的抗菌率达95%，有效抑制致病细菌的传播，切断细菌的传染途径。负离子含量达到1200个/cm3，使室内负离子浓度达到都市公园级别的空气质量。

Description

抗菌负离子涂料
技术领域：本发明属于功能型涂料及其制备的技术领域，涉及一种抗菌效果持久，对人类、环境无污染、可改善空气质量的抗菌负离子涂料。
背景技术：细菌是危害人类健康的杀手，细菌的繁殖和传播可导致流行病的发生。人类普遍使用喷雾型消毒剂来对室内外的细菌进行杀灭，但其毒性大、有异味、对环境污染大，而且时效短，对细菌易产生抗药性，需要每天进行消毒操作。后来人们将有机杀菌剂加入到涂料中，制成抗菌型涂料，用这种涂料涂刷墙体，可免去天天消毒，但此种涂料的抗菌时效短，细菌易产生抗药性，不环保等缺点。中国专利申请ZL02124097.3“一种纳米内外墙改性涂料”介绍了一种涂料，该涂料虽有一定的抗菌性，但是抗菌效果不突出。
此外，随着人们生活水平的提高，家用电器、空调大量使用，室内空气中的负离子的浓度非常低，远低于人体所需的负离子浓度，严重时空气中为正离子。负离子发生器是解决室内负离子浓度偏低的手段之一，但其需增加设备、耗电，存在需要每天开机操作等缺点。负离子含量分布与健康关系见表1：
表1：负离子含量分布与健康关系比较(根据《国际医学杂志》报导)
      名称  负离子含量(个/cm3) 关系程度
森林瀑布区、郊外田野等     ≥5000 杀菌作用、减少疾病传染等
都市公园     1000--2000 维持健康基本需要
街道绿化区     100--200 诱发生理障碍边缘
都市住宅封闭区 40--50 诱发生理障碍，如神经衰弱呼吸道疾病、过敏性疾病等
室内冷暖空调房，长时间后     0--25 引发“空调病”症状
发明内容：本发明需要解决的技术问题之一是：提高涂料抗菌的范围，延长抗菌效果的时间，对环境无污染，设计一种广谱抗菌、抗菌效果持久，极难产生抗药性、对人类、环境无污染的环保型涂料。
本发明需要解决的技术问题之二是：涂料可持续释放负离子，设计一种无需能源而持续释放负离子，保持室内空间内负离子数量达到人体所需的浓度，具有保健效果的环保型涂料。
本发明需要解决的技术问题之三是：增加涂料组份的协同增效作用，设计符合国家标准的涂料，此涂料中的组分不使纳米银系抗菌剂变色，对负离子粉体相容性好，且纳米银系抗菌剂与负离子粉体在抗菌功能方面有协同增效作用。
本发明的技术方案是这样实现的：一种抗菌负离子涂料，它包含无机纳米银系抗菌剂，负离子粉体，干膜防霉剂，水性乳液，分散剂、消泡剂、pH调节剂、防沉剂、成膜助剂、增稠剂，颜填料等。
本发明所述的抗菌剂是无机纳米银系抗菌剂，此抗菌剂的活性成分为纳米银或银溶胶，对有载体的抗菌剂，其载体可以为磷酸锆、二氧化钛、二氧化硅、或沸石等。纳米银的存在形式为银的化合物，如AgCl、AgBr，或银的络合物，或银离子Ag+；纳米银以包覆或游离的形式与载体结合；纳米银在抗菌剂中的含量为0.01-10％。
本发明所述的负离子粉体是由电气石、奇冰石等矿石研磨而成的粉体。此负离子粉体在涂料中的用量为0.01-1.0％。
本发明所述的涂料品种可以为丙烯酸类合成树脂乳液涂料或其它水性涂料。其中涂料中的基料可以为丙烯酸酯、聚氨酯、环氧、硅溶胶等乳液中的一种或两种。
本发明所述的各组分的重量百分比如下(％)：
水                10.0-40.0    无机纳米银系抗菌剂  0.01-1.0
pH调节剂          0.1-0.4      干膜防霉剂          0-0.05
羟乙基纤维素      0-0.5        负离子粉体          0.01-1.0
分散剂和润湿剂    0.2-0.6      成膜助剂            0-2.0
消泡剂            0.1-0.5      水性乳液            10.0-50.0
颜填料1           0-25.0       流变改性剂          0-1.0
颜填料2           0-40.0       增稠剂              0-2.0
防沉剂            0-2.0
所述的颜填料1为钛白粉、立德粉、高岭土、或硅铝粉中的一种或2种以上粉末。所述的颜填料2为碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、硅微粉、灰钙粉、凸凹棒土、或膨润土中一种或2种以上粉末。所有原料均为常用原料由市场选购。本发明的制作过程为：在小于500转/分的低速搅拌下，先将分散剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、和重量百分比为4％的羟乙基纤维素溶液按顺序及配方要求加入到按配比量的水中，充分分散、溶解，成为均一溶液；然后加入配方中的颜填料及功能材料，用高速分散机在大于1000转/分转速下进行高速分散，然后进行砂磨，使细度达到20-60μm；然后在500-1000转/分中等转速下加入成膜剂和剩余消泡剂消除气泡，加入乳液或水性树脂，搅拌均匀；最后按配方要求加入增稠剂、流平剂调节粘度至1-2Pa.s，充分搅拌均匀后出料。
本发明的有益效果是：本发明的有益效果通过涂料的各种组份进行体现，本发明涂料中抗菌剂的抗菌机理为：
1、在可见光的照射下，Ag+可使空气中的O2受到催化作用产生超氧化物，使H2O转化成H2O2，极强的氧化性能够快速分解有机物，起到杀菌的作用。
2、Ag+由于其氧化还原电位较高，极易被还原，极易与有机物中的硫醇基、羧基、苯酚性水酸基、磺基等发生反应，使蛋白酶丧失活性，导致细菌死亡。
3、Ag+可与细胞膜及膜蛋白结合，使立体结构受损(变性作用)，在短时间内降低细胞机能；而且，金属离子与细胞内部的接触将妨碍细胞电子传导的酶以及破坏DNA的复制。
4、Ag+可改变膜的通透性，使细胞破裂。
5、Ag+是以银难溶盐形式存在，Ag+具有缓慢释放作用，使得抗菌具有长效性。
纳米银系抗菌剂通过载体与涂料中组成牢固结合，使得本发明在抗菌功能上具有与涂膜寿命同长的使用寿命。纳米银系抗菌剂的抗菌原理决定了抗菌负离子涂料通过接触性方式来杀灭涂层上的细菌，从而有效抑制细菌的传播，切断细菌的传染途径。
负离粉体释放负离子原理：负离子粉含有多种元素，如Si、Mg、Fe、Al、K、Na，负离子粉产生微量的放射线，微量的放射线有刺激生长、延长寿命的功效。负离子粉产生的放射量为一年1mSv以下，对人体无任何伤害。
放射线使大气成份中含有的电子e-放出，放出的电子e-与CO2、H2O反应，从而产生负离子。
水分子经放射线照射后电离，产生游离基·OH，它与生物体中的有机化合物有极强的反应性，·OH具有抗菌、杀菌及防虫的作用。负离子粉体与涂料中各组分的结合力强，使得本发明能够持续释放负离子。
经试验表明：本发明的抗菌负离子涂料经上海市工业微生物研究所检验中心检测，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽胞杆菌、荧光假单胞杆菌、枯草杆菌等混合细菌的抗菌率达95％。本发明经上海市环保产品质量监督检验总站检测，其负离子含量达到1200个/cm3，使室内负离子浓度达到都市公园级别的空气质量。经上海市化工产品质量监督检验中心检测，涂料的常规性能达到并超过国家标准GB/T9756-2001(优等品)的要求，涂料的有害物质含量达到GB18582-2001标准，其中挥发性有机化合物(VOC)含量为15g/L，大大低于国家标准200g/L的要求。
具体实施方式：
实施例1：
            水                         269.00
            PH调节剂：AMP-95           3.00
            羟乙基纤维素：250HBR       2.00
            分散剂：六偏磷酸钠         1.00
            分散剂：5040               2.00
            润湿剂：PE100              1.00
            消泡剂：NXZ                1.00
            钛白粉                     200.00
            碳酸钙                     100.00
            滑石粉                     30.00
            高岭土                     30.00
            硅铝粉                     60.00
            负离子粉                   3.00
            纳米无机抗菌剂：T200-CA1   4.00
            防沉剂：ATT-50             3.00
            干膜防霉剂：M-8            2.00
            成膜助剂：Texanol          7.00
            成膜助剂：丙二醇           12.00
            乳液：苯丙乳液6512-1       220.00
            乳液：弹性乳液2438S        30.00
            流变改性剂：2020/水(1∶1)  6.00
            增稠剂：TT-935/水(1∶1)    14.00   
            合计                       1000.00
本发明的制作过程为：在小于500转/分的低速搅拌下，先将2份分散剂5040、1份分散剂六偏磷酸钠、1份润湿剂PE100、3份pH调节剂AMP-95、0.6份消泡剂NXZ、2份羟乙基纤维素250HBR4％溶液按顺序及配方要求加入到的271份水中，充分分散、溶解，成为均一溶液；然后加入配方中的颜填料及功能材料，即加入200份钛白粉、100份碳酸钙、30份滑石粉、30份高岭土、60份硅铝粉、3份负离子粉、4份购自上海维来新材料科技有限公司的纳米无机抗菌剂：T200-CA1、3份防沉剂：ATT-50，用高速分散机在大于1000转/分转速下进行高速分散，必要时砂磨，使细度达到30-60μm；然后在500-1000转/分中等转速下加入7份成膜剂Texanol和12份成膜剂丙二醇，并加入0.4份剩余消泡剂NXZ消除气泡，加入220份苯丙乳液6512-1和30份弹性乳液2438S，搅拌均匀；最后按配方要求加入14份增稠剂TT-935/水(1∶1)、6份流变改性剂：2020/水(1∶1)调节粘度至1-2Pa.s，充分搅拌均匀后出料。
实施例2：
            水                       271.50
            PH调节剂：AMP-95         3.00
            羟乙基纤维素：250HBR     2.00
            分散剂：六偏磷酸钠          1.00
            分散剂：5040                2.00
            润湿剂：PE100               1.00
            消泡剂：NXZ                 1.50
            钛白粉                      150.00
            碳酸钙                      150.00
            高岭土                      30.00
            硅铝粉                      90.00
            负离子粉                    6.00
            纳米无机抗菌剂：T200-CA1    4.00
            防沉剂：ATT-50              3.00
            干膜防霉剂：M-8             2.00
            成膜助剂：Texanol           8.00
            成膜助剂：丙二醇            14.00
            乳液：醋叔乳液3502          250.00
            流变改性剂：UH420/水(1∶1)  4.00
            增稠剂：TT-935/水(1∶1)     7.00      
            合计                        1000.00
其余与实施例1相同。
实施例3：
            水                          238.00
            PH调节剂：AMP-95            3.00
            羟乙基纤维素：250HBR        2.00
            分散剂：六偏磷酸钠          0.50
            分散剂：5040                2.00
            润湿剂：PE100               1.00
            消泡剂：NXZ                 1.50
            钛白粉                      210.00
            碳酸钙                      50.00
            滑石粉                      25.00
            硅铝粉                      65.00
            负离子粉                    3.00
            纳米无机抗菌剂：T200-CA1    5.00
            防沉剂：ATT-50              3.00
            干膜防霉剂：M-8             2.00
            成膜助剂：丙二醇            10.00
            成膜助剂：Texanol           11.00
            乳液：AD36弹性乳液          350.00
            流变改性剂：2020/水(1∶1)   8.00
            增稠剂：TT-935/水(1∶1)     10.00    
            合计                        1000.00
其余与实施例1相同。
实施例4：
            水                          238.00
            PH调节剂：AMP-95            3.00
            羟乙基纤维素：250HBR         2.00
            分散剂：六偏磷酸钠           0.50
            分散剂：5040                 2.00
            润湿剂：PE100                1.00
            消泡剂：NXZ                  1.50
            钛白粉                       210.00
            碳酸钙                       50.00
            滑石粉                       25.00
            硅铝粉                       65.00
            负离子粉                     3.00
            纳米无机抗菌剂：T200-CA1     5.50
            防沉剂：ATT-50               1.50
            干膜防霉剂：M-8              3.00
            成膜助剂：丙二醇             12.00
            成膜助剂：Texanol            11.00
            乳液：3502醋叔乳液           350.00
            流变改性剂：UH420∶水(1∶1)  6.00
            增稠剂：TT-935∶水(1∶1)     10.00    
            合计                         1000.00
其余与实施例1相同。
实施例5：
            水                           278.0
            PH调节剂：NH3               3.0
            分散剂：P19                  2.0
            分散剂：六偏磷酸钠           1.0
            润湿剂：OP-10                0.5
            成膜助剂：丙二醇             12.0
            消泡剂：SPA-202              3.0
            羟乙基纤维素：250HBR         3.5
            钛白粉                       38.00
            碳酸钙                       230.00
            高岭土                       150.00
            滑石粉                       60.00
            硅灰石粉                     60.00
            负离子粉                     3.00
            纳米无机抗菌剂：T200-CA1     3.00
            干膜防霉剂：M-8              2.00
            防沉剂：凹凸棒土             10.00
            成膜助剂：TEXANOL            5.0
            乳液：6512-1乳液             120.0
            流变改性剂：2020∶H2O(1∶1) 6.0
            增稠剂：HX398∶H 2 O(1∶1)    10.0    
            合计                         1000.0
其余与实施例1相同。

Claims (5)

1、一种抗菌负离子涂料，它包含水、水性乳液、抗菌剂及其它助剂，其特征是：涂料还包括有负离子粉体，负离子粉体是由电气石、奇冰石矿石研磨而成的粉体，所述的抗菌剂为无机纳米银系抗菌剂，其它助剂为：干膜防霉剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、防沉剂、成膜助剂、增稠剂，颜填料，本发明所述的各组分的重量百分比如下(％)：
水                 10.0-40.0      无机纳米银系抗菌剂    0.01-1.0
pH调节剂           0.1-0.4        干膜防霉剂            0-0.05
羟乙基纤维素       0-0.5          负离子粉体            0.01-1.0
分散剂和润湿剂     0.2-0.6        成膜助剂              0-3.0
消泡剂             0.1-0.5        水性乳液              10.0-50.0
颜填料1            0-25.0         流变改性剂            0-1.0
颜填料2            0-40.0         增稠剂                0-2.0
防沉剂             0-2.0
颜填料1为钛白粉、立德粉、高岭土、或硅铝粉中的一种或2种以上粉末，颜填料2为碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、硅微粉、灰钙粉、凸凹棒土、或膨润土中一种或2种以上粉末。
2、根据权利要求1所述的一种抗菌负离子涂料，其特征是：所述的无机纳米银系抗菌剂活性成分为纳米银或银溶胶，对有载体的抗菌剂，其载体为磷酸锆、二氧化钛、二氧化硅、或沸石，纳米银的存在形式为银的化合物、银的络合物、或银离子Ag+中的一种，纳米银以包覆或游离的形式与载体结合，纳米银在抗菌剂中的含量为0.01-10％。
3、根据权利要求2所述的一种抗菌负离子涂料，其特征是：所述的银的化合物为AgCl、AgBr。
4、根据权利要求1所述的一种抗菌负离子涂料，其特征是：所述的水性乳液为丙烯酸酯、聚氨酯、环氧、硅溶胶乳液中的一种或两种。
5、权利要求1所述的一种抗菌负离子涂料的制备方法，其特征是：制作过程为：在小于500转/分的低速搅拌下，先将分散剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、和重量百分比为4％的羟乙基纤维素溶液按顺序及配方要求加入到按配比量的水中，充分分散、溶解，成为均一溶液；然后加入配方中的颜填料及功能材料，用高速分散机在大于1000转/分转速下进行高速分散，然后进行砂磨，使细度达到20-60μm；然后在500-1000转/分中等转速下加入成膜剂和剩余消泡剂消除气泡，加入水性乳液或水性树脂，搅拌均匀；最后按配方要求加入增稠剂、流平剂调节粘度至1-2Pa.s，充分搅拌均匀后出料。
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