專利名稱：水性高分子抗菌涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有長效抗菌性的水性環(huán)保型抗菌涂料及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高，人們對服裝、衛(wèi)生用品、日用品、公用設施、食品和藥品包裝等耐用消費品的抗菌性有了較高的要求。許多公共場合觸摸頻繁的部位，如電話、電梯按鈕、電腦鍵盤、各種電器開關(guān)，都會成為細菌的“污染源”和“傳播源”。因此，使用抗菌材料并應用于人們頻繁觸摸器件已成為一個迫切的任務。為了滿足對產(chǎn)品抗菌性能的需求，市場上已出現(xiàn)了一些無機和有機抗菌劑產(chǎn)品。涂料由于施工方便，在抗菌材料中占較大的市場份額。
小分子抗菌劑在使用過程中一般存在過量殘留的問題，會引起二次污染和對人體健康的危害。與低分子抗菌劑相比，高分子抗菌劑具有不揮發(fā)、化學穩(wěn)定性好、一般不會滲入人或動物的皮膚，長效、廣譜、安全無毒、涂料顏色穩(wěn)定好等優(yōu)點，可有效抑制和殺滅環(huán)境中有害病菌，降低環(huán)境微生物對人體的傷害，進而達到清潔環(huán)境的目的，對保護人類健康，改善生活環(huán)境都具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述考慮，本發(fā)明的目的之一在于提供一種高效、廣譜、低毒、含有長效高分子抗菌基團的水性涂料。這種水性聚氨酯涂料，用水代替了有毒有害的有機溶劑，及其具有無毒、阻燃、不污染環(huán)境、節(jié)省能源的優(yōu)點，以此逐步取代傳統(tǒng)的溶劑性涂料。
本發(fā)明的另一目的在于提供水性高分子抗菌涂料制備方法。本方法采取高分子抗菌基團引入方式，以及采用“粒子設計”的方法，合成具有核殼結(jié)構(gòu)的水性苯丙乳，與親水改性多異氰酸酯配合使其性能達到溶劑型聚氨酯涂料指標的改性水性雙組分聚氨酯涂料，降低成本，提高抗菌活性。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)一種長效抗菌涂料，其重量份數(shù)的原料組份及其配比如下A組分 100B組分 6～48潤濕劑 0.05～1消泡劑 0.05～1所述A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)的組成和配比如下苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物 10～48 乳化劑 0.2～3引發(fā)劑 0.2～0.5 去離子水 49～79緩沖劑 0.1～0.3 中和劑 適量抗菌單體0.5～15所述苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物，其固體酸值范圍在5～50mgKOH/g，固體羥值范圍在50～250mgKOH/g；所述適量的中和劑，其適量是使配制乳液的pH值為7～8.5。所述苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物為苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯；所述不含羥基的丙烯酸酯單體還可是(甲基)丙烯酸；所述乳化劑為陰離子乳化劑——十二烷基磺酸鈉和非離子乳化劑——OP的混合；所述陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合重量比為2∶6～6∶2；所述引發(fā)劑為水溶性的，如過硫酸鉀或過硫酸銨等；所述緩沖劑為碳酸氫鈉；所述中和劑為甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水等；所述抗菌單體為季膦鹽等。
A組分制備方法如下先將水、乳化劑、緩沖劑碳酸氫鈉等混合后加入反應釜中，升溫到65～85℃，分別滴加配制成水溶液的引發(fā)劑、核單體，在0.5小時滴完，然后滴加苯乙烯單體、丙烯酸酯單體和抗菌單體的混合物，在1～2小時內(nèi)滴完后，保持0.5～1.5小時，使單體完全聚合，降溫40～60℃，加入中和劑，調(diào)整pH在7～8.5，用100目篩網(wǎng)過濾后出料。
所述B組分為親水改性多異氰酸酯重量份數(shù)為6～48一種水性高分子抗菌涂料制備方法將含羥基A組分混合均勻，加入B組分，用手工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明方法產(chǎn)品。
使用時，可以采用常規(guī)的涂覆方法，如刷涂、噴涂、輥涂、淋涂、浸涂等將該涂料涂覆在需要的底材上，如木材、金屬、塑料或紙張等。該涂料可作為底漆、中涂和面漆等。
水性高分子抗菌涂料的抗菌性能實驗參照GB15979-2002、GB15981-1955，及美國試驗與材料協(xié)會標準ASTMG22-96的檢測方法與標準。待測樣品干燥后，將0.2ml待測菌菌液分別均勻滴加在樣品上，用薄膜覆蓋，置滅菌容器內(nèi)，在溫度36℃、濕度90％RH下放置24小時后，分別加入20ml洗脫液，充分振蕩洗脫，轉(zhuǎn)接NA培養(yǎng)基進行活菌計數(shù)，以水性高分子抗菌涂料樣品與不加抗菌單體合成的涂料對照樣的回收菌數(shù)計算其抗菌率。測試結(jié)果表明水性高分子抗菌涂料對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率分別為96.2％和96.5％，具有良好的抗菌性能。
按照GB/T1763-79(89)、GB/T9274-88、GB/T1731-93、GB/T9279-88、GB/T6739-1996等國家標準檢測性能，漆膜性能檢測結(jié)果如下表干 1小時實干 5小時光澤(600) 90鉛筆硬度 2H柔韌性2mm通過附著力(劃格法)0沖擊強度 50Kg.cm耐水 72小時通過耐化學品性(點蝕)10％H2SO4通過10％HCl通過10％CH3COOH通過乙醇 通過二甲苯 通過甲乙酮通過本發(fā)明的優(yōu)點和產(chǎn)生的有益效果是1).用季膦鹽單體，通過共聚將具有抗菌活性的基團接到高分子上，使其具有高效、低毒的性能；2).采用“粒子設計”的方法，通過半連續(xù)法合成具有核殼結(jié)構(gòu)的乳液，抗菌基團在殼層，這樣既提高了抗菌活性，又降低了生產(chǎn)成本。
3).以水作溶劑制備水性高分子抗菌涂料，一方面能夠保持較長久的抗菌活性，另一方面不會對環(huán)境造成污染，使用更加安全。
綜上所述，該涂料具有混合容易、常溫自干、高效、廣譜、低毒、不污染環(huán)境，硬度高、耐水性好等特點。
具體實施例方式
實施例1制備水性高分子抗菌涂料分兩步進行制備A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)是由下述重量份數(shù)的原料組成的苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物 48乳化劑2引發(fā)劑 0.5 水80緩沖劑 0.1 中和劑適量抗菌單體3A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)制備如下在容器中加入80份蒸餾水、2份十二烷基磺酸鈉和OP的混合乳化劑和0.1份緩沖劑碳酸氫鈉，十二烷基磺酸鈉和OP的混合重量比為6∶4，升溫至80℃，滴加0.5份引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液(10％)和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加48份丙烯酸酯單體混合物，(其中單體重量比例苯乙烯34，甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40)與3份抗菌單體季膦鹽混合物。在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入適量中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.2，過100目篩網(wǎng)后出料，制得A組分。
水性高分子抗菌涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的
A組分(含羥基苯丙抗菌乳液) 100消泡劑 0.05潤濕劑 0.1水 30B組分親水改性多異氰酸酯50取100份A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)中，加入0.05份消泡劑Byk028、0.1份潤濕劑Byk346，攪勻后加入50份親水性多異氰酸酯WT2102，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為水性高分子抗菌涂料。
水性高分子抗菌涂料使用金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，按照前述抗菌檢測方法進行抗菌涂料的性能檢測，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為96.2％和96.5％。
實施例2A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)是由下述重量份數(shù)的原料組成的苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物 48乳化劑2.0引發(fā)劑 0.2 水80緩沖劑 0.2 中和劑適量抗菌單體6A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)制備步驟如下按上述原料份數(shù)，在容器中加入蒸餾水、復合乳化劑MS-1/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至80℃，滴加引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液(10％)和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例苯乙烯34，甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，)與抗菌單體混合物。在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入中和劑甲基二乙醇胺，調(diào)整pH值在8.0～8.5，過100目篩網(wǎng)后出料。
水性高分子抗菌涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的A組分(含羥基苯丙抗菌乳液) 100消泡劑 0.05潤濕劑 0.1水 30B組分親水改性多異氰酸酯40水性高分子抗菌涂料制備步驟如下在上述原料份數(shù)A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)中，加入消泡劑Byk028、潤濕劑Byk346，攪勻后加入B組分(親水性多異氰酸酯WT2102)，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。使用金黃色葡萄球菌和大腸桿菌按照前述抗菌檢測方法進行抗菌涂判的性能檢測，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為96.8％和96.6％。
實施例3A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)是由下述重量份數(shù)的原料組成的苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物 48乳化劑2.0引發(fā)劑 0.3 水30緩沖劑 0.1 中和劑適量抗菌單體9A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復合乳化劑MS-1/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至75℃，滴加引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液(10％)和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例苯乙烯34，甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，)與抗菌單體混合物。在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.0～8.5，過100目篩網(wǎng)后出料。
水性高分子抗菌涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的A組分(含羥基苯丙抗菌乳液) 100消泡劑 0.05潤濕劑 0.1水 30B組分親水改性多異氰酸酯 30水性高分子抗菌涂料制備步驟如下在上述A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)中，加入消泡劑Byk028、潤濕劑Byk346，攪勻后加入B組分(親水性多異氰酸酯WT2102)，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。產(chǎn)品使用于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌按照前述抗菌檢測方法進行抗菌涂料的性能檢測，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為97.0％和96.8％。
實施例4A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)是由下述重量份數(shù)的原料組成的苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物48乳化劑1.5
引發(fā)劑0.3 水60緩沖劑0.1 中和劑適量抗菌單體 12A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復合乳化劑MS-1/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至75℃，滴加引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液(10％)和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例苯乙烯34，甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，)與抗菌單體混合物。在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.0～8.5，過100目篩網(wǎng)后出料。
水性高分子抗菌涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的A組分(含羥基苯丙抗菌乳液) 100消泡劑 0.05潤濕劑 0.1水 30B組分親水改性多異氰酸酯 20水性高分子抗菌涂料制備步驟如下在上述A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)中，加入消泡劑Byk028、潤濕劑Byk346，攪勻后加入B組分(親水性多異氰酸酯WT2102)，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。產(chǎn)品使用于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌按照前述抗菌檢測方法進行抗菌涂料的性能檢測，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為97.1％和96.8％。
實施例5A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)是由下述重量份數(shù)的原料組成的苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物 48 乳化劑1.5引發(fā)劑 0.3水80緩沖劑 0.1中和劑適量抗菌單體15A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復合乳化劑MS-1/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至70℃，滴加引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液(10％)和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例苯乙烯34，甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，)與抗菌單體混合物。在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.0～8.5，過100目篩網(wǎng)后出料。
水性高分子抗菌涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的A組分(含羥基苯丙抗菌乳液) 100消泡劑 0.05潤濕劑 0.1水 30B組分親水改性多異氰酸酯20水性高分子抗菌涂料制備步驟如下在上述A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)中，加入消泡劑Byk028、潤濕劑Byk346，攪勻后加入B組分(親水性多異氰酸酯WT2102)，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。產(chǎn)品使用于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌按照前述抗菌檢測方法進行抗菌涂料的性能檢測，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為97.2％和97.0％。
權(quán)利要求
1.一種水性高分子抗菌涂料，其特征在于它是由下述重量份數(shù)的原料組成的A組分100B組分6～48潤濕劑 0.05～1消泡劑 0.05～1水 0～30其中A組分(含羥基苯丙抗菌乳液)的重量份數(shù)和配比如下苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物10～48 復合乳化劑 0.2～3引發(fā)劑0.2～0.5去離子水 49～80緩沖劑0.1～0.3中和劑 適量抗菌單體 0.5～15所述溶劑為水；引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨；苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物為(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，所述復合乳化劑為陰離子乳化劑——十二烷基磺酸鈉和非離子乳化劑——OP的混合；陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合重量比為2∶6～6∶2；所述引發(fā)劑為水溶性的硫酸鉀或過硫酸銨；所述緩沖劑為碳酸氫鈉；所述中和劑至少為甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中的一種；所述抗菌單體為季膦鹽；所述B組分親水改性多異氰酸酯重量份數(shù)為6～48。
2.一種如權(quán)利要求1所述抗菌涂料的制備方法，其步驟是1).在容器中加入蒸餾水、復合乳化劑MS-1/OP-10和緩沖劑碳酸氫鈉，陰離子乳化劑和非離子乳化劑份比為6∶4；升溫至70～80℃，滴加10％引發(fā)劑過硫酸銨的水溶液和核單體，在0.5小時滴完，然后滴加苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物與抗菌單體混合物，在1小時內(nèi)滴完后，保持1.5小時，降溫至40℃，加入中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.0～8.5，過100目篩網(wǎng)后出料，為A組分；2).在A組分中，加入消泡劑Byk028、潤濕劑Byk346，攪勻后加入B組分，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為水性高分子抗菌涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性高分子抗菌涂料及其制備方法，它是由下述重量份數(shù)的原料含羥基苯丙抗菌乳液(100)、消泡劑(0.05～1)、潤濕劑(0.05～1)、水(0～30)、親水改性多異氰酸酯(5～50)經(jīng)混合、攪拌均勻制成；所述含羥基苯丙抗菌乳液是由下述重量份數(shù)的原料苯乙烯、丙烯酸酯單體混合物(20～50)、抗菌單體(0.5～15)、乳化劑(0.2～2)、引發(fā)劑(0.2～0.5)、水(49～80)、緩沖劑(0.1～0.3)、適量中和劑經(jīng)加溫聚合、降溫中和，調(diào)整pH在7～8.5，過篩出料而得；本發(fā)明的優(yōu)點是該涂料具有混合容易、常溫自干、高效、廣譜、低毒、不污染環(huán)境等特點，硬度高、耐水性好。
文檔編號C09D5/14GK101024749SQ20061004182
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者王云普, 顧生玖, 朱開梅, 崔文峰, 王利平, 高敬民, 曾家豫, 張繼, 郭小芳 申請人:西北師范大學