一种抗菌增強水性涂料添加剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种抗菌增强水性涂料添加剂，还涉及其制备方法。一种抗菌增强水性涂料添加剂，由如下质量百分比的组分组成：去离子水68.9～89.88%、针状无机材料晶须5～15%、纳米氧化锌抗菌剂5～15%、水性分散剂0.01～0.05%、水性偶联剂0.01～0.05%、防沉润湿剂0.1～1%。而另一关键所在，本发明采用针状无机材料晶须与纳米氧化锌抗菌剂特殊制备方法和分散方法，很好地解决了纳米材料颗粒大小差别大和颗粒团聚的问题，使得所加工的纳米氧化锌具有粒度分布窄、粒径小、释放负离子浓度大等优点。本发明的抗菌增强水性涂料添加剂以5～15%的比例添加到水性涂料产品上就可以使产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕性能和防沉性能达到很好的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌增强水性涂料添加剂，还涉及其制备方法。

背景技术

水性涂料又称乳胶漆,是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨分散后加入各种助剂精制而成的涂料。涂刷后随着水分蒸发、干燥聚结成膜。它具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。它逐渐代替了使用有机溶剂为稀释剂的涂料，己成为涂料中的主流产品。

目前普通水性涂料普遍存在不具有抗菌防霉的功能，成膜后其涂膜的结构不够坚固密实、易划痕、易沉淀不易涂饰等问题。一般也没有添加纳米材料和针状无机晶须材料的增強组份。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌增强水性涂料添加剂，该产品具有优良的抗菌性能，更有增强增韧作用。本发明采用针状无机材料晶须与纳米氧化锌抗菌剂特殊制备方法和分散方法，很好地解决了纳米材料颗粒大小差别大和颗粒团聚的问题，使得所加工的纳米氧化锌具有粒度分布窄、粒径小、释放负离子浓度大等优点。本发明的抗菌增强水性涂料添加剂以5～15%的比例添加到水性涂料产品上就可以使产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕性能和防沉性能达到很好的效果。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种抗菌增强水性涂料添加剂，由如下质量百分比的组分组成：去离子水68.9～89.88%、针状无机材料晶须5～15%、纳米氧化锌抗菌剂5～15%、水性分散剂0.01～0.05%、水性偶联剂0.01～0.05%、防沉润湿剂0.1～1%。

优选的，所述去离子水的pH值为6～8。

优选的，所述针状无机材料晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须和碳化硅晶须的至少一种。

上述抗菌增强水性涂料添加剂的制备方法按步骤为：

(1)将去离子水、微米氧化锌抗菌剂和水性分散剂按比例在立式研磨机中由中速转高速研磨成平均粒径小于100nm的纳米氧化锌抗菌液；

（2）再将水性偶联剂加入到立式研磨机中继续低速研磨15～30分钟，研磨成水性纳米氧化锌抗菌液；

（3）将步骤（2）得到的水性纳米抗菌液添加针状无机材料晶须及防沉润湿剂低速研磨15～30分钟，研磨得到抗菌增强水性涂料添加剂。

优选的，所述去离子水的pH值为6～8。

优选的，所述针状无机材料晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须和碳化硅晶须的至少一种。

进一步优选的，步骤（1）所述方法具体为：

a、将去离子水、微米氧化锌和一部分水性分散剂加入立式研磨机中使用直径为0.2～0.3mm的研磨锆珠由中速研磨30～90分钟，研磨成平均粒径为小于300nm的纳米氧化锌抗菌液；

b、再添加剩余的水性分散剂，在立式研磨机中转为使用直径为0.1～0.2mm的研磨锆珠高速研磨30～90分钟，研磨成平均粒径为小于100nm的纳米氧化锌抗菌液。

优选的，所述针状无机材料晶须研磨之前的直径为3微米、针长为30微米，

优选的，所述氧化锌抗菌剂研磨之前的粒径小于40微米。

优选的，步骤（1）a、b的研磨时间为60分钟，

优选的，步骤（2）、步骤（3）的研磨时间为20分钟。

步骤（1）中速研磨速度为2000转╱分钟，高速研磨速度为3000转╱分钟。

步骤（2）和步骤（3）低速研磨速度为1000转╱分钟。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明选用的晶须是指自然形成或者在人工控制条件下（主要形式）以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率。晶须的强度远高于其他短切纤维，主要用作复合材料的增强体，用于制造高强度复合材料。晶须可分为有机晶须和无机晶须两大类。本发明所述的碳酸钙晶须、硫酸钙晶须和碳化硅晶须属于针状无机材料晶须。可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；应用于高分子材料,不仅能够增强、增韧,而且还能起到增稠、耐热、耐磨、耐油等作用。

2、本发明引入了纳米氧化锌抗菌剂，由于本发明所加工的纳米氧化锌具有粒度分布窄、粒径小、释放负离子浓度大等优点，所以具有抗菌防霉作用，又有增强增韧作用。本发明的抗菌增強水性涂料添加剂以5～15％的比例添加到水性涂料产品上就可以使产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕性能和防沉性能达到很好的效果。

3、本发明采用特殊的纳米氧化锌抗菌剂制备方法和特殊的纳米分散方法，很好地解决了纳米材料颗粒大小差别大和颗粒团聚的问题，使得针状无机晶须材料与纳米氧化锌抗菌剂起到协同作用，使得抗菌增强水性涂料添加剂的抗菌性能优异并且补强增韧的性能明显提高。正因为这样，本发明制备的抗菌增强水性涂料添加剂要比普通水性涂料性能有显著提高。本发明的抗菌增强水性涂料添加剂以5～15%的比例添加到水性涂料产品上就可以使产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕性能和防沉性能达到很好的效果。

附图说明

图1为实施例1抗菌增強水性涂料添加剂的LA960WET粒度仪检测得到的微米氧化锌平均粒径为6.6μm分布图。

图2为实施例1抗菌增強水性涂料添加剂的LA960WET粒度仪检测得到的纳米氧化锌平均粒径为66nm分布图。

图3为本发明中选用的针状硫酸钙晶须结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

一种抗菌增强水性涂料添加剂，由如下质量百分比的组分组成：去离子水79.44%、针状无机材料晶须10%、纳米氧化锌抗菌剂10%、水性分散剂0.03%、水性偶联剂0.03%、防沉润湿剂0.5%。

所述去离子水的pH值为7。

所述针状无机材料晶须为硫酸钙晶须，研磨前的直径为3微米、针长为30微米。

所述氧化锌抗菌剂在研磨之前的粒径小于20微米。

LA960WET粒度仪测得研磨之前的微米氧化锌粒径数据表如下表所示：

（表中数据显示粒径19.9μm的通过率为100％）

所述抗菌增强水性涂料添加剂的制备方法按步骤为：

（1）将去离子水、微米氧化锌和一部分水性分散剂（聚乙二醇PEG－400）立式研磨机中使用直径为0.2～0.3mm的研磨锆珠由中速（2000转╱分钟）研磨60分钟，研磨成平均粒径为小于300nm的纳米氧化锌抗菌液；取平均粒径为小于300nm的纳米氧化锌抗菌液样本送检大肠杆菌抗菌最小抑制浓度（毫克╱千克）。

（2）再添加剩余水性分散剂在立式研磨机中转为使用直径为0.1～0.2mm的研磨锆珠高速（3000转╱分钟）研磨60分钟，研磨成平均粒径为小于100nm的纳米氧化锌抗菌液。

（3）再将水性偶联剂（硅烷偶联剂KH-560）加入到立式研磨机中继续低速（1000转╱分钟）研磨20分钟，研磨成水性纳米氧化锌抗菌液；

（4）将步骤（3）得到的水性纳米抗菌液添加针状无机材料硫酸钙晶须及防沉润湿剂（防沉润湿剂为CF-01）低速（1000转/分钟）研磨20分钟，研磨得到抗菌增强水性涂料添加剂；取纳米氧化锌平均粒径小于100nm的抗菌增强水性涂料添加剂样本送检大肠杆菌抗菌最小抑制浓度（毫克/千克）。

LA960WET粒度仪测得纳米氧化锌粒径数据表如下表所示：

（表中数据显示粒径0.1μm即100nm的通过率为78.150％）

实施例1抗菌增强水性涂料添加剂抗菌性能如下表所示：

实施例2

一种抗菌增强水性涂料添加剂，由如下质量百分比的组分组成：去离子水79.44%、针状无机材料晶须5%、纳米氧化锌抗菌剂15%、水性分散剂0.03%、水性偶联剂0.03%、防沉润湿剂0.5%。

其中，针状无机材料晶须为硫酸钙晶须和碳化硅晶须的混合物。

本实施例其它部分和实施例1相同。

实施例3

一种抗菌增强水性涂料添加剂，由如下质量百分比的组分组成：去离子水79.44%、针状无机材料晶须15%、纳米氧化锌抗菌剂5%、水性分散剂0.03%、水性偶联剂0.03%、防沉润湿剂0.5%。

其中，针状无机材料晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须和碳化硅晶须的混合物。

本实施例其它部分和实施例1相同。

将实施例1得到的抗菌增强水性涂料添加剂以分别5％和10%的比例添加到水性涂料产品中，检查产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕、防沉性能，性能检测结果如下表所示：

通过实施例1抗菌增强水性涂料添加剂性能表和LA960WET粒度仪测得纳米氧化锌粒径数据表所示实施结果，以及图2的LA960WET粒度仪测得的纳米氧化锌平均粒径66nm分布图可以看出，实施例所加工的纳米抗菌剂的粒径小、粒度正态分布集中性好、质量稳定；其所检测得到的一种抗菌增强水性涂料添加剂的大肠杆菌抗菌最小抑制浓度（毫克╱千克）是随纳米氧化锌平均粒径减小而减小。或者说纳米氧化锌抗菌剂平均粒径越小，其添加量可以越少。

添加有实施例1抗菌增强水性涂料添加剂的水性涂料产品的性能表所示，可以看到抗菌增强水性涂料添加剂添加量越多，其水性涂料产品的抗菌性能、成膜性能、防划痕性能、防沉性能可以达到很好的效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。