專利名稱：一種納米抗菌水性木器漆及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，特別涉及一種單組分納米抗菌水性木器漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的木器漆中多為溶劑型木器漆，以溶劑型聚氨酯和硝基漆為主。這種木器漆由于有機揮發(fā)物總量(VOC)比較高，對環(huán)境污染比較大，影響人們的健康。特別是隨著電腦的廣泛使用，人們的生活方式逐漸變外戶為室內(nèi)為主后，更易造成嚴重的“室內(nèi)環(huán)境污染”。
在國際上，溶劑型木器漆的使用已經(jīng)受到嚴格限制。歐洲已于2004年全面禁止生產(chǎn)、銷售溶劑型漆。我國也計劃到2008年全面禁止溶劑型木器漆。而水性木器漆因不污染環(huán)境，已經(jīng)成為市場的寵兒，具有非常廣闊的市場前景。
市場上目前存在的水性木器漆有單組分和雙組分兩種類型。如國內(nèi)專利申請200410075486.1、02125991.7所介紹的均為雙組份水性木器漆，這種雙組份水性木器漆性能一般優(yōu)于單組份水性木器漆，但價格昂貴，而且在使用前須將兩種組份按特定比例混合，通過其發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)成膜。施工和使用很不方便，對施工人員素質(zhì)要求較高，兩種組份混合過早、混合比例不當或混合不均勻都會造成嚴重的質(zhì)量問題，故限制了其應(yīng)用。所以市場上更多地采用單組分類型。如國內(nèi)專利申請02100113.8、200510065482.X、02125992.5、03141382.X、200510102460.6所介紹的均為單一水性木器漆。
由于人們生活水平的提高，供選購的水性木器漆是否具有“抗菌”效果也越來越成為用戶關(guān)注的焦點。專利申請200410075486.1、200410065860.X中采用了納米二氧化鈦(實為銳鈦晶形納米二氧化鈦，也稱光觸媒)為主抗菌成份，其缺點是需要在紫外光(包括自然光中的紫外波段)照射下發(fā)生光觸媒反應(yīng)，并且會對包括涂料本身的有機成份造成降解。
專利申請02120734.8中采用了有機抗菌劑，其缺點是穩(wěn)定性差、易降解，容易產(chǎn)生有害殘留。而專利200510102460.6中采用納米銀粉及光觸媒粉的混合分散液為抗菌成分，其主要問題是銀極易氧化變色，穩(wěn)定性差，納米銀粉和納米二氧化鈦粉也易團聚沉降，對面漆清漆尤其不適用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉，使用方便，抗菌防霉功能穩(wěn)定性好的綠色環(huán)保水性木器漆。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種納米抗菌水性木器漆，包括以水性聚氨酯樹脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液和納米水性丙烯酸樹脂乳液的混合物為成分的成膜物，及納米復(fù)合無機抗菌劑。
為進一步實現(xiàn)上述技術(shù)方案，該納米抗菌水性木器漆包括如下組分(W/W)水性聚氨酯乳液10-20％、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液10-20％和納米水性丙烯酸樹脂乳液30-60％、納米混合復(fù)合無機抗菌劑0.5-3.0％以及納米防沉增稠劑0.1-0.3％、納米耐沾污劑1.0-3.0％、納米抗老化劑1.0-3.0％、納米雙疏劑1.0-3.0％、納米耐磨硬化劑1.0-3.0％、潤濕分散劑0.5-1.0％、消泡劑0.2-0.4％、流平劑0.2-0.4％。
為進一步實現(xiàn)上述技術(shù)目的，所述納米復(fù)合無機抗菌劑以有機膨脹土預(yù)制溶膠為載體，包含有納米銀、納米氧化鋅、納米氧化鋁、納米二氧化鈦和納米二氧化硅成份。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種納米抗菌水性木器漆的制備方法。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種納米抗菌水性木器漆的制備方法，包括如下步驟(1)制備復(fù)合納米無機抗菌劑將適量硝酸銀、硝酸鋅與還原劑、穩(wěn)定劑一齊加入純水中，充分反應(yīng)后，加入5％(W/W)的有機膨潤土，水浴加熱至50℃，添加入納米氧化鋅、納米二氧化鈦(其中銳鈦晶型質(zhì)量百分比不超過2.5％)、納米氧化鋁和納米二氧化硅，充氮氣保護，1500-2000rpm高速攪拌3-4小時，攪拌結(jié)束后降溫，密閉靜置12小時，成凝膠狀待用。
(2)將符合比例的水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液、納米水性丙烯酸樹脂乳液混合，攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速600-700rpm。
(3)將水、濕潤劑和消泡劑混合攪拌，依次加入復(fù)合納米無機抗菌劑、納米耐玷污劑、納米抗老化劑、納米雙疏劑和納米耐磨硬化劑，攪拌15分鐘，轉(zhuǎn)速700-800rpm。
(4)上述料漿經(jīng)砂磨機或三錕機研磨至≤10微米，經(jīng)500目標準篩過濾。
(5)將步驟(4)所得混合液加入步驟(2)制得的乳液中，高速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速1000-1200rpm。
(6)依次加入納米防沉增稠劑、流平劑、其他助劑，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速900-1000rpm。
(7)結(jié)束攪拌，過濾分裝靜置得成品。
本發(fā)明以三種不同的水性聚氨酯樹脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液和的納米水性丙烯酸樹脂乳液以不同比例混配作為成膜物，在成功實現(xiàn)降低產(chǎn)品成本的同時，還具有低VOC值、抗粘連、耐劃傷、耐污染、耐黃變和封閉性好的特點。在三種乳液中，水性聚氨酯乳液成膜豐滿度、漆膜硬度和耐劃傷性能好，但成本和VOC值較高；水性丙烯酸改性聚氨酯乳液耐磨、熱穩(wěn)定和抗凍融性出色，但耐黃變和耐污染性能稍差；納米水性丙烯酸乳液成本低廉、零VOC、柔韌性、耐污染和封閉性良好，但硬度和耐磨性能較低，將三者按一定比例進行混拼，進行優(yōu)勢互補，實現(xiàn)各方面均衡，以保障產(chǎn)品性能的全面達標。
本發(fā)明使用的復(fù)合型無機抗菌劑以有機膨脹土預(yù)制溶膠為載體，含有多種無機納米成份，不僅具有綠色環(huán)保、廣譜抗菌和抗菌功能持久性強優(yōu)點，還容易混合加工，解決了普通無機抗菌劑生產(chǎn)加工過程中易沉降、易變色和易團聚的工藝難題。
本發(fā)明使用了包括納米防沉增稠劑、納米耐沾污劑、納米抗老化劑、納米雙疏劑、納米耐磨硬化劑等在內(nèi)的多種納米功能助劑，具有提高產(chǎn)品硬度、耐磨、耐老化、耐水、耐熱、耐酸堿等多方面性能的優(yōu)點。由于選用納米功能助劑均為零VOC和無機類產(chǎn)品，進一步提高了產(chǎn)品的環(huán)保性能。
用戶根據(jù)使用環(huán)境和操作條件的不同，可在本發(fā)明中添加一種或多種不同含量的其它助劑使用。比如添加顏料和染料可制成有色漆，添加消光劑可作為啞光漆，在南方潮濕環(huán)境下使用時可添加催干劑，在北方低溫條件下使用和運輸時添加防凍劑等。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例一以下是一個實施(面漆)制備配方組成(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 20％水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液20％納米水性丙烯酸樹脂乳液 40％復(fù)合納米無機抗菌劑 0.5％納米防沉增稠劑 0.2％納米耐沾污劑1.0％納米抗老化劑1.0％
納米雙疏劑 1.0％納米耐磨硬化劑 2.0％潤濕分散劑 0.8％消泡劑 0.4％流平劑 0.4％乳化蠟 0.8％水 12％上述實施例的制備工藝是(1)將三種乳液按比例混合，攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速600-700rpm。
(2)將水、濕潤劑和消泡劑混合攪拌，依次加入復(fù)合納米無機抗菌劑、納米耐玷污劑、納米抗老化劑、納米雙疏劑和納米耐磨硬化劑，攪拌15分鐘，轉(zhuǎn)速700-800rpm。
(3)上述料漿經(jīng)砂磨機或三錕機研磨至≤10微米，經(jīng)500目標準篩過濾。
(4)將(3)所得混合液加入(1)乳液中，高速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速1000-1200rpm。
(5)依次加入納米防沉增稠劑、流平劑和乳化蠟，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速900-1000rpm。
(6)結(jié)束攪拌，過濾分裝靜置得成品。
上述復(fù)合納米無機抗菌劑組分的制備方法是將適量硝酸銀、硝酸鋅與還原劑、穩(wěn)定劑一齊加入純水中，充分反應(yīng)后，加入5％(W/W)的有機膨潤土，水浴加熱至50℃，添加入納米氧化鋅、納米二氧化鈦(其中銳鈦晶型質(zhì)量百分比不超過2.5％)、納米氧化鋁和納米二氧化硅，充氮氣保護，1500-2000rpm高速攪拌3-4小時，攪拌結(jié)束后降溫，密閉靜置12小時，成凝膠狀即可。以下實施例中復(fù)合納米無機抗菌劑組分的制備方法相同。
實施例二納米抗菌水性木器漆地板面漆制備配方組成(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 20％水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液20％納米水性丙烯酸樹脂乳液 40％復(fù)合納米無機抗菌劑 0.8％納米防沉增稠劑 0.2％納米耐玷污劑2.0％納米抗老化劑1.0％
納米雙疏劑1.0％納米耐磨硬化劑3.0％潤濕分散劑1.0％消泡劑0.4％流平劑0.3％增滑劑0.5％負離子發(fā)生劑 0.5％水9.4％實施例三納米抗菌水性木器家裝啞光面漆制備配方組成(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 10％水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液10％納米水性丙烯酸樹脂乳液 60％復(fù)合納米無機抗菌劑 1.5％納米防沉增稠劑 0.2％納米耐玷污劑3.0％納米抗老化劑3.0％納米雙疏劑 3.0％潤濕分散劑 1.0％消泡劑 0.2％流平劑 0.4％負離子發(fā)生劑0.5％消光劑 1.0％水 6.2％實施例四納米抗菌水性木器有色家裝面漆制備配方組成(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 15％水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液 15％納米水性丙烯酸樹脂乳液 30％復(fù)合納米無機抗菌劑 3.0％納米防沉增稠劑 0.3％納米耐玷污劑 1.0％
納米抗老化劑 3.0％納米雙疏劑1.0％納米耐磨硬化劑1.0％潤濕分散劑1.0％消泡劑0.4％流平劑0.4％增塑劑0.3％顏料 15％水13.6％實施例五納米抗菌水性木器漆防凍面漆制備配方組成(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 15％水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液15％納米水性丙烯酸樹脂乳液 45％復(fù)合納米無機抗菌劑 2.0％納米防沉增稠劑 0.3％納米耐玷污劑3.0％納米抗老化劑1.0％納米雙疏劑 1.0％納米耐磨硬化劑 1.0％潤濕分散劑 0.6％消泡劑 0.2％流平劑 0.4％增滑劑 0.5％防凍劑 4.5％水 8.5％實施例六納米抗菌水性木器漆底漆制備配方組成(W/W)納米水性丙烯酸樹脂乳液 80％復(fù)合納米無機抗菌劑 0.5％納米防沉增稠劑 0.5％納米耐玷污劑0.5％
納米二氧化硅 1.5％納米鈦白粉 1.0％潤濕分散劑 0.8％消泡劑 1.0％流平劑 0.8％助磨劑 2.0％水 11.4％本發(fā)明的產(chǎn)品抗菌性能通過廣東微生物分析檢測中心按IC/T897-2002標準檢測，對大腸桿菌(ATC25922)和金黃色葡萄球菌(ATC6358)的抗菌率均在99.9％。
實施例七納米抗菌水性木器漆的施工流程(1)木材打磨待涂裝的木材表面應(yīng)用200#砂布初磨后再用1000#砂布打磨，使其平整光滑，用濕抹布清除打磨的灰渣，徹底清潔并晾干后準備涂漆。
(2)第一道底漆第一道底漆的主要作用是封底。涂刷時漆液宜稀，可加入10～30％的水兌稀后涂刷，使漆液涌入木材毛細孔內(nèi)，這樣有利于增加漆膜的附著力。漆液用前過200目絹網(wǎng)，特別是噴涂，必須先過濾才能使用。待第一道漆干后(視溫度和溫度而定，約需2～8h)，用1000#砂紙將木材表面豎起的毛刺打磨除去，使表面基本光滑。
(3)底漆封底視木材表面粗糙度不同可刷1～2道底漆。特別不平整的表面還可多刷，一般情況下刷兩道即可，每道間隔至少0.5h(前一道實干后再刷二道)。要磨不得過度用力，只須輕輕打磨去極不平整處現(xiàn)涂下一道底漆。封底后放置至少2h，用砂紙打磨平滑(晾置時間長一些更好打磨)，最好用1200-1500#砂紙水磨打平滑。但是，對水有可能引起木材翹曲、變形、開膠的場合，不得進行水磨。水磨后沖洗干凈，擦干、晾干后才能進行下一涂裝。
(4)底漆豐厚封底后的木材表面經(jīng)打磨、清潔后就可再涂底漆，2h后輕輕打磨再涂一道，若要水磨，放置時間宜更長一些(4h以上)。重復(fù)此過程，再磨、再涂，直至滿意為止。涂得越多，豐滿度越好，該步驟可根據(jù)用戶需求而取舍。
(5)上面漆在底漆的基礎(chǔ)上，涂亮光面漆或啞光面漆1～3道，通常不少于2道為好。涂每一道面漆前必須用1200-1500#砂紙輕輕打磨前一道罩面漆，以增大涂層間的附著力。在亮光漆上再涂啞光漆可使涂層改為啞光型，而在啞光漆上涂亮光漆可能會降低漆膜亮度，達不到最高亮度和透明度。面漆涂裝前，無論刷涂還是噴涂，應(yīng)先經(jīng)200#絹網(wǎng)過濾后再施工。
(6)噴涂施工噴涂施工的漆膜比刷涂漆膜更平整。噴涂用水性木器漆就在原漆的基礎(chǔ)上加少量水兌稀后現(xiàn)用，兌稀后的漆液其涂-4杯粘度應(yīng)在18s左右。兌稀攪勻后應(yīng)該靜置至少20min，待攪入的氣泡基本消失后再涂裝。噴涂前漆液必須先經(jīng)200目絹網(wǎng)過濾，以免帶入雜質(zhì)，影響漆膜質(zhì)量。噴涂一般以兩個十字為宜。出漆量不宜過大，不可噴得太厚，否則容易產(chǎn)生流掛、桔皮等弊病。如果想要增大漆膜厚度，宜采用多次噴涂的方法解決。
本發(fā)明組分中的各種納米助劑可選用江蘇晨光納米材料科技有限公司、北京首創(chuàng)納米科技公司及廣州云星科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)或提供的系列納米助劑。潤濕分散劑、消泡劑、流平劑均為市場上所常用的各類產(chǎn)品。潤濕分散劑可選用日本諾普科公司的SN-DISPERSANT系列、美國羅門哈斯公司的OROTAN系列、德國迪高公司的TEGO系列、荷蘭埃夫卡公司的EFKA系列等。消泡劑可用德國畢克公司的BYK系列、荷蘭埃夫卡公司的EFKA系列、德國巴斯夫公司的PLURIOL系列等。流平劑包括美國羅門哈斯公司的RM系列、勁輝公司的RHEOLATE系列、美國氣體化工的SUNFYNOL系列、德國迪高公司的TEGO系列等。
以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種納米抗菌水性木器漆，其特征在于，包括以水性聚氨酯樹脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液和納米水性丙烯酸樹脂乳液的混合物為成分的成膜物，及納米復(fù)合無機抗菌劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米抗菌水性木器漆，其特征在于，所述成膜物的基本配方組成為(W/W)水性聚氨酯樹脂乳液 10-20％；水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液10-20％；納米水性丙烯酸樹脂乳液 30-60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米抗菌水性木器漆，其特征在于，所述納米復(fù)合無機抗菌劑以有機膨脹土預(yù)制溶膠為載體，包含有納米銀、納米氧化鋅、納米氧化鋁、納米二氧化鈦和納米二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米抗菌水性木器漆，其特征在于，包括如下組分(W/W)水性聚氨酯乳液 10-20％；水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液10-20％；納米水性丙烯酸樹脂乳液 30-60％；納米混合復(fù)合無機抗菌劑 0.5-3.0％；納米防沉增稠劑 0.1-0.3％；納米耐沾污劑1.0-3.0％；納米抗老化劑1.0-3.0％；納米雙疏劑 1.0-3.0％；納米耐磨硬化劑 1.0-3.0％；潤濕分散劑 0.5-1.0％；消泡劑 0.2-0.4％；流平劑 0.2-0.4％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米抗菌水性木器漆，其特征在于，還包括至少一種其他助劑3.0-24.5％，所述其他助劑為乳化蠟、增滑劑、負離子發(fā)生劑、顏料、染料、消光劑、催干劑、防凍劑。
6.一種納米抗菌水性木器漆的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)制備復(fù)合納米無機抗菌劑將適量硝酸銀、硝酸鋅與還原劑、穩(wěn)定劑一齊加入純水中，充分反應(yīng)后，加入5％(W/W)的有機膨潤土，水浴加熱至50℃，添加入納米氧化鋅、納米二氧化鈦(其中銳鈦晶型質(zhì)量百分比不超過2.5％)、納米氧化鋁和納米二氧化硅，充氮氣保護，1500-2000rpm高速攪拌3-4小時，攪拌結(jié)束后降溫，密閉靜置12小時，成凝膠狀待用；(2)將符合比例的水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液、納米水性丙烯酸樹脂乳液混合，攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速600-700rpm；(3)將水、濕潤劑和消泡劑混合攪拌，依次加入復(fù)合納米無機抗菌劑、納米耐玷污劑、納米抗老化劑、納米雙疏劑和納米耐磨硬化劑，攪拌15分鐘，轉(zhuǎn)速700-800rpm；(4)上述料漿經(jīng)砂磨機或三錕機研磨至≤10微米，經(jīng)500目標準篩過濾；(5)將步驟(4)所得混合液加入步驟(2)制得的乳液中，高速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速1000-1200rpm；(6)依次加入納米防沉增稠劑、流平劑、其他助劑，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速900-1000rpm；(7)結(jié)束攪拌，過濾分裝靜置得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂料，特別涉及一種單組分納米抗菌水性木器漆及其制備方法。本發(fā)明以三種不同的水性聚氨酯樹脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液和的納米水性丙烯酸樹脂乳液以不同比例混配作為成膜物，在成功實現(xiàn)降低產(chǎn)品成本的同時，還具有低VOC值、抗粘連、耐劃傷、耐污染、耐黃變和封閉性好的特點。本發(fā)明使用的復(fù)合型無機抗菌劑以有機膨脹土預(yù)制溶膠為載體，含有多種無機納米成份，不僅具有綠色環(huán)保、廣譜抗菌和抗菌功能持久性強優(yōu)點，還容易混合加工，解決了普通無機抗菌劑生產(chǎn)加工過程中易沉降、易變色和易團聚的工藝難題。
文檔編號C09D175/04GK101016431SQ200710026888
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者杜磊, 李榮先, 繆國元, 劉恒權(quán), 劉紅波 申請人:深圳清華大學(xué)研究院, 江蘇晨光涂料有限公司