一種天然環(huán)保的抗菌防霉涂料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然環(huán)保的抗菌防霉涂料及其制備 方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源與環(huán)境成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題，涂料工業(yè)也因此面臨愈 來愈嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)要求。粉末涂料技術(shù)是一種沒有揮發(fā)性有機(jī)物的綠色科技，可以很好 地迎合市場的需求。粉末涂料廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和消費(fèi)品領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)設(shè)備、食品包裝、家 用電器及建筑材料等等。由于這些產(chǎn)品都直接或間接地與人體接觸，要求它們具備抗菌性 能，所以有必要添加一種自身無毒且具有高效抗菌性能的抗菌劑。此外，在粉末涂料中采用 綠色可再生、環(huán)境友好的原料將使之成為一種解決現(xiàn)今涂料工業(yè)難題的"綠色+綠色"方案。
[0003] 前期我們研發(fā)了一種綠色抗菌劑一一剝離型載銀殼聚糖季銨鹽/粘土 (蒙脫土、有 機(jī)蒙脫土)納米復(fù)合材料。在該納米復(fù)合材料中，殼聚糖季銨鹽是由蝦蟹殼里面提取的天然 高分子殼聚糖改性得到的，且其作為納米銀的綠色還原劑和穩(wěn)定劑，在還原納米銀的同時 進(jìn)入蒙脫土(有機(jī)蒙脫土）的層間，使得蒙脫土(有機(jī)蒙脫土)片層剝離。該納米復(fù)合材料的 制備過程綠色環(huán)保，并且其原料一一殼聚糖季銨鹽、納米銀及蒙脫土 (有機(jī)蒙脫土)本身都 具有優(yōu)異的抗菌性能且安全性高。因此，利用粉末涂料技術(shù)將殼聚糖季銨鹽/蒙脫土 (有機(jī) 蒙脫土)/納米銀復(fù)合材料作為綠色抗菌劑添加到粉末涂料中是一種理想的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料的天然環(huán)保 的抗菌防霉涂料及其制備方法與應(yīng)用。采用粉末涂料技術(shù)將綠色抗菌劑一一殼聚糖季銨 鹽/有機(jī)蒙脫土/納米銀復(fù)合材料均勻分散于粉末涂料配方中，制成一種具有優(yōu)異抗菌性 能、無毒性、安全性高的抗菌防霉涂料。而且該涂料的光澤度、硬度、柔韌性、附著性以及耐 沖擊性等一系列物理機(jī)械性能良好，可適用于醫(yī)學(xué)設(shè)備、家用電器及其它各種要求抗菌防 霉的固體表面。
[0005] 本發(fā)明的目的具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種天然環(huán)保的抗菌防霉涂料，所述天然環(huán)保的抗菌防霉涂料由如下組分經(jīng)過混 合、過篩獲得;其中各組分占所有組分總質(zhì)量的比例為：
[0007] (1)殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土/納米銀復(fù)合材料 0~0.2% (2 ) P2288A 聚酯樹脂 36.98~37.18% (3) E-】2環(huán)氧樹脂 2丨.53~23.53% (4) R668金紅石鈦白粉 19Λ2-20.12% (5) 668 超細(xì)鋇 17.65-18.65%
[0008] (6) SF-2A 流平劑 0.88-1.08% (7) 701增光劑 （)·梯~0.81% (8) 安息香 0.38~0,58% (9) 2]]蠟粉 0.18~0.38%。
[0009] 進(jìn)一步地，殼聚糖季銨鹽的重均分子量為1.65 X IO5~1.60 X IO6，季銨基的取代度 為60~90%。
[0010] 進(jìn)一步地，有機(jī)蒙脫土經(jīng)過表面活性劑改性，所使用表面活性劑為十八烷基二甲 基氯化銨。
[0011] 進(jìn)一步地，納米銀的合成是以殼聚糖季銨鹽為還原劑和穩(wěn)定劑、以有機(jī)蒙脫土為 模板。
[0012] 進(jìn)一步地，所述天然環(huán)保的抗菌防霉涂料經(jīng)噴涂、固化后的涂膜制品具有抗菌防 霉性能，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率達(dá)到99.9%以上，對黑曲霉、繩狀青霉、球 毛殼霉、宛氏擬青霉、土曲霉以及出芽短梗霉的抑制率達(dá)到〇級，防霉耐久性能達(dá)到〇級；涂 膜制品的光澤度可達(dá)86 ± 2，硬度達(dá)IH，柔韌性符合GB/T 1731-1993、附著性達(dá)0級脫落，耐 沖擊性符合GB/T 1732-1993。
[0013] 以上所述的一種天然環(huán)保的抗菌防霉涂料的制備方法，包括如下步驟：1)制備殼 聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料:將1~4mL濃度為50~200mg/mL的氫氧化鈉溶液 滴加到10~30mL新鮮制備的濃度為2~6mg/mL的硝酸銀溶液中形成棕色氧化銀沉淀，之后 添加重量百分比為2~25%的氨水溶液直至沉淀完全消失，從而得到新鮮配制的銀氨溶液。 新鮮制備的銀氨溶液經(jīng)孔徑為0.22~Ιμπι的微孔濾膜過濾后滴加到10~50mL濃度為2~ lOmg/mL的殼聚糖季銨鹽溶液中，放置入微波反應(yīng)系統(tǒng)。設(shè)置微波條件為600~800W和65~ 85°C，逐滴滴加2~IOmL濃度為5~25mg/mL的有機(jī)蒙脫土懸浮液，反應(yīng)70~90min。隨后將反 應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過透析和冷凍干燥得到殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料。
[0014] 2)將稱量好的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料、P2288A聚酯樹脂、E-12環(huán)氧樹脂、R668金紅石鈦白粉、668超細(xì)鋇、SF-2A流平劑、701增光劑、安息香及211蠟粉粉 碎混合，再用小型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出；
[0015] 3)將擠出后的片狀材料再次粉碎，過篩，取過篩后的細(xì)粉，得到所述天然環(huán)保的抗 菌防霉涂料。
[0016] 以上所述的一種天然環(huán)保的抗菌防霉涂料在涂膜制備中的應(yīng)用，具體應(yīng)用步驟 為:用砂紙打磨待噴涂的鐵板，再用鐵絲掛起，用所述天然環(huán)保的抗菌防霉涂料細(xì)粉進(jìn)行高 壓60~90kV靜電噴涂;然后放入烘箱進(jìn)行固化，條件是180~200°C，15~25min。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果：
[0018] 1、本發(fā)明的涂料是一種具有優(yōu)異抗菌防霉性能、無毒性、安全性高的抗菌防霉涂 料。
[0019] 2、本發(fā)明的涂料使用方便、涂膜美觀，生產(chǎn)成本低、利于工業(yè)化，涂膜制品抗菌率 達(dá)到99.9 %以上、抗霉菌性能達(dá)到0級、防霉耐久性能達(dá)到0級。
[0020] 3、本發(fā)明的涂料的涂膜制品具有良好的物理機(jī)械性能，光澤度可達(dá)86±2,硬度 1H，柔韌性符合GB/T 1731-1993、附著性達(dá)0級脫落，耐沖擊性符合GB/T 1732-1993，可適用 于醫(yī)學(xué)設(shè)備、家用電器及其它各種要求抗菌防霉的固體表面。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1~4的天然環(huán)?？咕烂雇苛系耐磕ぶ破繁碛^照片。
[0022] 圖2a_2c為本發(fā)明實(shí)施例1的天然環(huán)?？咕烂雇苛系耐磕ぶ破凡煌直媛实膾?描電子顯微圖像；
[0023] 圖2d為實(shí)施例1的天然環(huán)?？咕烂雇苛系耐磕ぶ破返哪芰可射線光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范圍不限于 此。
[0025] 實(shí)施例1:
[0026] 將4mL濃度為50mg/mL的氫氧化鈉溶液滴加到30mL新鮮制備的濃度為2mg/mL的硝 酸銀溶液中形成棕色氧化銀沉淀，之后添加重量百分比為2%的氨水溶液直至沉淀完全消 失，從而得到新鮮配制的銀氨溶液。新鮮制備的銀氨溶液經(jīng)〇.45μπι的微孔濾膜過濾后滴加 到20mL濃度為5mg/mL的殼聚糖季銨鹽溶液中（殼聚糖季銨鹽的重均分子量為1.65 X IO5，季 銨基的取代度為60% )，放置入微波反應(yīng)系統(tǒng)。設(shè)置微波條件為800W和85°C，逐滴滴加5mL濃 度為10mg/mL的有機(jī)蒙脫土懸浮液，反應(yīng)70min。隨后將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過透析和冷凍干燥得到 殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料。
[0027]稱取殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料0.68g、P2288A聚酯樹脂125.7g、 E-12環(huán)氧樹脂80g、R668金紅石鈦白粉65g、668超細(xì)鋇60g、SF-2A流平劑3g、701增光劑3g、安 息香1.3g及211蠟粉1.3g，粉碎混合，再用小型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出；將擠出后的片狀材 料再次粉碎，過200目的篩，取過篩后的細(xì)粉;用砂紙打磨待噴涂的鐵板，再用鐵絲掛起，用 過篩后的細(xì)粉進(jìn)行高壓(60kV)靜電噴涂;然后放入烘箱進(jìn)行固化，條件是180°C，25min，得 涂月吳制品。
[0028]本實(shí)施例制得的涂膜制品的性能測試結(jié)果如下：
[0029]物理與機(jī)械性能
[00311 檢測依據(jù)為：ISO 13803-2014《涂料和清漆20度漆膜反射光澤度的測定》
[0032] GB/T 13452.2-2008《色漆和清漆漆膜厚度的測定》
[0033] GB/T 6739-2006《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》
[0034] GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗(yàn)》
[0035] GB/T 1731-1993《漆膜柔韌性測定法》
[0036] GB/T 1732-1993《漆膜耐沖擊測定法》
[0037] 物理與機(jī)械性能的測試結(jié)果表明，在涂料配方中添加少量的抗菌劑即殼聚糖季銨 鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料，并不會影響涂料的表觀性能與整體美觀。
[0038] 抗細(xì)菌性能
[0044] *評級等級：0級一一不長，即顯微鏡(放大50倍）下觀察未見生長；1級一一痕跡生 長，即肉眼可見生長，但生長覆蓋面積小于10% ;2級一一生長覆蓋面積大于10%。
[0045] 檢驗(yàn)依據(jù)為:HG/T 3950-2007《抗菌涂料》
[0046] 實(shí)施例2:
[0047] 將ImL濃度為200mg/mL的氫氧化鈉溶液滴加到IOmL新鮮制備的濃度為2mg/mL的硝 酸銀溶液中形成棕色氧化銀沉淀，之后添加重量百分比為10%的氨水溶液直至沉淀完全消 失，從而得到新鮮配制的銀氨溶液。新鮮制備的銀氨溶液經(jīng)0.22μπι的微孔濾膜過濾后滴加 至lj50mL濃度為2mg/mL的殼聚糖季銨鹽溶液中（殼聚糖季銨鹽的重均分子量為7Χ10 5,季銨 基的取代度為70% )，放置入微波反應(yīng)系統(tǒng)。設(shè)置微波條件為700W和75°C，逐滴滴加2mL濃度 為25mg/mL的有機(jī)蒙脫土懸浮液，反應(yīng)SOmin。隨后將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過透析和冷凍干燥得到殼 聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料。
[0048]稱取殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土 /納米銀復(fù)合材料0.34g、P2288A聚酯樹脂126.1g、 已-12環(huán)氧樹脂76.68、1?668金紅石鈦白粉66.78、668超細(xì)鋇61.78、3?-24流平劑3.38、701增 光劑2.7g、安息香1.6g及211蠟粉I.Og，粉碎混合，再用小型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出；將擠出 后的片狀材料再次粉碎，過200目的篩，取過篩后的細(xì)粉;用砂紙打磨待噴涂的鐵板，再用鐵 絲掛起，用過篩后的細(xì)粉進(jìn)行高壓(70kV)靜電噴涂;然后放入烘箱進(jìn)行固化，條件是190°C， 20min，得涂膜制品。
[0049]實(shí)施例2制得的涂膜制品的性能測試結(jié)果如下：
[0050] 物理與機(jī)械性能
[0052] 檢測依據(jù)為：ISO 13803-2014《涂料和清漆20度漆膜反射光澤度的測定》
[0053] GB/T