专利名称：抗菌防霉抗藻防腐涂料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防腐涂料及其应用，尤其涉及一种功能型防腐涂料及其应用。
背景技术：
长期以来，防腐涂料作为简单而有效的防腐手段，广泛用于国民经济各个领域。但是随着现代工业的发展，一批新兴领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料的功能性提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需求。
当前和未来十几年里，我国将大范围实施直饮水工程，即自来水厂将自来水进一步深度净化处理，通过专用输水管线输送到居民用水点，其水质指标达到可直接饮用的标准。直饮水通过水泵、水箱、管道等输水设备流经到达居民用水点之前，都会通过水管接缝点渗漏、金属管道内壁镀层脱落等方式遭受来自这些设备的污染，即常说的“二次污染”。二次污染物包括加氯消毒副产物，供水管网腐蚀所溶出的金属，管道、设备中孳生的细菌微生物及其代谢产物等。因此，尽管直饮水出水的水质很好，但在经受污染之后，居民们仍然难以喝到放心的直饮水。为了解决这一问题，输水管道和设备与水接触的部分应涂上防腐涂料，有利于保证直饮水水质。在我国部分南方省市，由水源地(江、河、湖等水体)引水至水库或自来水厂的原水输水管道通常管径有数米、总长上百公里，其材质一般为混凝土，管道内壁较为粗糙，存在许多毛细孔；这些毛细孔为水中微生物和藻类的生长、繁殖提供了有利的条件，微生物和藻类侵入到混凝土管壁的毛细孔中生长繁殖，使管壁形成微生物膜和藻类膜，造成管道微生物和藻类的污染，继而造成水质污染，还常有大量红虫、淡水壳菜、贝类等水生生物附着，使得正常的供水受到严重影响，原水挟带的淡水壳菜、贝类等水生生物甚至危及自来水厂水处理设备的正常运行，每年停水期人工清理输水管道内壁花费了大量人力、财力和物力。
中国专利01100491.6申请公开了一种“饮用水管道、容器内壁防腐涂料”，涂料是一种双组分改性环氧树脂涂料，该涂料一次喷涂可形成无毒干膜，该申请认为这种干膜平整而不流挂，所形成的干膜堵塞了管壁的毛细孔，阻止了水中微生物的侵入，消除了其栖息和繁殖的场所，同时提高了管壁的光滑度，降低了摩阻系数，加大了水流速度，使水中的微生物难以在管壁上附着和蓄积，继而避免了管壁上微生物膜的形成。虽然该申请所述的干膜具有一定的抗微生物作用，但是时间较长(例如1个月以上)这种抗微生物的作用因为水管中流动的水中的杂质的存在，管壁逐渐变粗糙，微生物开始逐渐增加，从而不能从根本上解决饮用水的“二次污染”难题，也不能长期抑制原水输水管道内壁红虫、淡水壳菜、贝类等水生生物的附着、生长、繁殖，只能主要作为防腐涂料使用。
中国专利申请200310107832.5公开了一种“无毒的容器内壁涂料”，是一种以环氧树脂为基料、聚酰胺为固化剂的无毒涂料，该涂料适用于船舶饮水舱、水箱、输水管道内壁、粮仓、食品容器等的保护涂装，该涂料也主要作为一种防腐涂料使用，并不具备长期的抗菌、防霉、抗藻等功能，不能从根本上解决饮用水的“二次污染”难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用中可防止饮用水“二次污染”且功效保持时间较长的抗菌防霉抗藻防腐涂料以及该涂料的应用。
实现本发明目的中的提供一种抗菌防霉抗藻防腐涂料的技术方案是本防腐涂料包括主剂和固化剂，主剂和固化剂的重量配比是主剂142～280份，固化剂25～100份；主剂包括环氧树脂、纳米颜填料，纳米无机抗菌防霉抗藻剂和有机溶剂，主剂的各组分的重量配比如下环氧树脂100～120份，纳米颜填料30～120份，纳米无机抗菌防霉抗藻剂2～10份，有机溶剂10～30份。
上述主剂的制备方法是在环境温度为5～50℃的室内和搅拌速度为400～1600转/分钟的搅拌条件下，将环氧树脂和有机溶剂在反应釜中混合均匀，在环境温度为5～50℃的室内和在搅拌速度为400～1600转/分钟的搅拌条件下，依次将纳米颜填料和纳米无机抗菌防霉抗藻剂加入反应釜中而使物料混合分散均匀，将该混合分散均匀的物料放入砂磨机中砂磨至细度≤2μm，砂磨后的物料即为主剂。
上述主剂中的环氧树脂是环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51或环氧树脂E-54，或者是环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51、环氧树脂E-54中的二种、三种或或四种。纳米颜填料是粒径为20～100nm范围内的钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅或气相法二氧化硅，或者是粒径为20～100nm范围内的钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅中的二种、三种或四种。无机抗菌防霉抗藻剂为纳米无机抗菌防霉抗藻剂，且该纳米无机抗菌防霉抗藻剂为纳米复合无机抗菌灭藻剂和纳米无机载银抗菌剂的复配物，其重量份数比为1∶0.4至1∶2。有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二种、三种或四种。
上述固化剂为聚酰胺固化剂650或改性胺固化剂T31，或者是两者的混合物。
实现上述抗菌防霉抗藻防腐涂料的应用的技术方案是将主剂和固化剂按上述重量配比混合均匀，然后使其覆盖在管道、容器或建筑物的内壁上；所述的管道为直饮水输水管道、自来水输水管道或原水输水管道，所述的容器为二次饮用水水箱，或者是食品、啤酒、饮料、医药卫生行业的各种贮存容器，所述的建筑物为可存放水的建筑物或可存放固体物品的建筑物，所述的可存放水的建筑物为饮用水水井、水处理构筑物或水产养殖业水池，所述的可存放固体物品的建筑物为各种食品仓库或粮食仓库；对于所述管道来说使这些管道具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用；对于所述容器或可存放水的建筑物来说、这些容器或可存放水的建筑物具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用；对于所述的可存放固体物品的建筑物来说，使这些可存放固体物品的建筑物具有抗菌、防霉和防腐蚀的作用。
本发明具有积极的效果(1)本发明的涂料符合国家有关部门制定的《生活饮用水输配设备及防护材料安全性评价规范》(2001)和《船用饮水舱涂料通用技术条件》(GB5369-85)的相关要求，无毒，不会对人体造成危害。(2)本发明的涂料的主剂中的颜填料为纳米颜填料，其它成分或者是液态物料，或者是粒径也为纳米级的分散状态的物料，故整个涂料在使用时其体系中的颗粒的粒径都比较小，因此施工性能较好，对各种基材均具有优良的附着力，可防止出现流挂现象，固化后的机械强度和防腐蚀性增强，按国家标准检测在本发明涂料的一个实施例中其附着力(拉开法)为5.5Mpa、耐冲击性为50kgf·cm、柔韧性为0.5mm；同时因本发明的涂料覆盖在管道、容器或建筑物的内壁上后，不但更好地堵塞了这些内壁的毛细孔，表面也更加光滑，内壁从光滑变为粗糙的时间也更长。(3)由于本发明的涂料中包含专门针对微生物和藻类的纳米无机抗菌防霉抗藻剂，从而即使内壁覆盖本发明的涂料的管道或容器的内壁表面开始变粗糙，微生物和藻类也不能在内壁上附着和蓄积；本发明的涂料对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率≥99％，防霉、抗藻等级均为0级，可防止饮用水“二次污染”。由于本发明的涂料的抗藻效果较好，所以直接抑制了以藻类为营养的红虫、淡水壳菜、贝类等水生生物的生长、繁殖和在内壁表面的附着；同时因为本发明的纳米无机抗菌防霉抗藻剂被固化在内壁干膜中，在使用中可随着干膜的变化而逐渐释放出来，故可起到长期有效的抗菌、防霉、抗藻作用，进而可起到长期的抑制内壁红虫、淡水壳菜、贝类等水生生物的作用，从根本上解决了需要对输水管道和贮水容器的清洗问题，还为直饮水工程防护提供了基础。(4)本发明的涂料便于工业化生产，因为其对各种基材均具有的优良的附着力，故不仅施工方便而且还可在水下及潮湿的基体表面进行涂装；并且在生产和施工过程中对环境均无污染，属于绿色环保产品。(5)本发明的纳米无机抗菌防霉抗藻剂可由纳米复合无机抗菌灭藻剂和纳米无机载银抗菌剂复配制成，其中的纳米复合无机抗菌灭藻剂主要用于抗菌和灭藻，纳米无机载银抗菌剂主要用于抗菌和防霉。
具体实施例方式
以下各实施例中，所涉及的主剂中的纳米无机抗菌防霉抗藻剂为纳米复合无机抗菌灭藻剂和纳米无机载银抗菌剂，其中的纳米复合无机抗菌灭藻剂由山东正元纳米材料工程有限公司生产，粒径为80～90nm，急性经口毒性试验结果LD50＞10000mg/kg，属实际无毒级产品；纳米无机载银抗菌剂由西安康旺抗菌科技股份有限公司生产，粒径为70～100nm，急性经口毒性试验结果LD50＞5000mg/kg，属实际无毒级产品。所涉及的主剂中的纳米颜填料为钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅或气相法二氧化硅，或者是钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅中的二种、三种、四种或五种。其中的钛白粉购于攀渝钛业公司，粒径为20～50nm，纳米颜填料中的沉淀硫酸钡购于宜昌恒大化工有限责任公司，粒径为80～90nm，纳米颜填料中的渭石粉购于淄博张店华齐精细化工厂，粒径为80～100nm，纳米颜填料中的沉淀二氧化硅购于浙江宇达化工有限公司，粒径为20～30nm，纳米颜填料中的气相二氧化硅购于广州吉必时科技实业有限公司，粒径为20～30nm。所涉及的主剂中的有机溶剂为市售的乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二种、三种或四种。所涉及的主剂中的环氧树脂是市售的环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51或环氧树脂E-54，或者是环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51、环氧树脂E-54中的二种、三种或或四种。所涉及的固化剂为市售的聚酰胺固化剂650或改性胺固化剂T31，或者是两者的混合物。
(实施例1)1、本实施例涂料的组分包括主剂和固化剂，主剂中的环氧树脂为环氧树脂E-44，主剂中的纳米颜填料为上述钛白粉、沉淀二氧化硅、滑石粉和气相二氧化硅，主剂中的纳米无机抗菌防霉抗藻剂为上述纳米复合无机抗菌灭藻剂(和纳米无机载银抗菌剂，主剂中的有机溶剂为乙醇；固化剂为聚酰胺固化剂650。各组份相应的重量配比(以重量份数表示)的数值见表1(表中符号“/”表示无)。
2、主剂的制备方法。在环境温度为5～50℃的室内将环氧树脂E-44和乙醇按上述重量配比加入反应釜中，在搅拌速度为400～1600转/分钟的搅拌条件下使环氧树脂E-44和乙醇混合均匀，然后在同样的室内温度下依次按上述比例将钛白粉、沉淀二氧化硅、滑石粉、气相二氧化硅、纳米复合无机抗菌灭藻剂和纳米无机载银抗菌剂加入反应釜中，在搅拌速度为400～1600分钟转的搅拌下高速分散均匀，将该混合分散均匀的物料从反应釜中取出放入砂磨机中，将该混合分散均匀的物料砂磨至细度≤2μm，砂磨后的物料即为主剂。将主剂计量，专门包装。
3、按上述取固化剂聚酰胺固化剂650进行计量，进行另外的专门包装。
4、分别包装后的主剂和固化剂即为本实施例的涂料成品。
5、本实施例涂料的使用。在使用现场将主剂和固化剂打开包装使用，按照主剂∶固化剂＝167∶120重量比配制，将主剂和固化剂混合均匀，然后采用喷涂方法施工，一次涂装干膜厚度可达300μm。
6、性能测试。按国家标准检测本实施例的涂料耐冲击性为50kgf·cm，柔韧性为0.5mm，防霉、抗藻等级均为0级，涂料的附着力(拉开法)及对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率具体见表1。
(实施例2至实施例48)实施例2至实施例48的涂料的组份及相应的重量配比(以重量份数表示)的数值见表1至表8，制备方法与实施例1基本相同，涂料的耐冲击性为50kgf·cm，柔韧性为0.5mm，防霉、抗藻等级均为0级，涂料的附着力(拉开法)及对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率以及涂料的一次涂装干膜厚度具体见表1至表8。
(实施例49)按照实施例1至实施例12之一的使用，本实施例具体将实施例1至实施例12之一的涂料分别应用于覆盖在管道的内壁上。所述的管道为直饮水输水管道、自来水输水管道或原水输水管道。对于所述的管道来说，使这些管道具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用。
(实施例50)按照实施例13至实施例24之一的使用，本实施例具体将实施例13至实施例24之一的涂料分别应用于覆盖在容器的内壁上。所述的容器为二次饮用水水箱，或者是食品、啤酒、饮料、医药卫生行业的各种贮存容器。对于所述的容器来说，使这些容器或可存放水的建筑物具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用。
(实施例51)按照实施例25至实施例36之一的使用，本实施例具体将实施例25至实施例36之一的涂料应用于覆盖在可存放水的建筑物的内壁上。所述的可存放水的建筑物为饮用水水井、水处理构筑物或水产养殖业水池。对于所述的可存放水的建筑物来说，使这些可存放水的建筑物具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用。
(实施例52)按照实施例37至实施例48之一的使用，本实施例具体将实施例37至实施例48之一的涂料应用于覆盖在可存放固体物品的建筑物的内壁上。所述的可存放固体物品的建筑物为各种食品仓库或粮食仓库；对于所述的可存放固体物品的建筑物来说，使这些可放置固体物品的建筑物具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
权利要求
1.一种抗菌防霉抗藻防腐涂料，包括主剂和固化剂，主剂和固化剂的重量配比是主剂142～280份，固化剂25～100份；主剂包括环氧树脂、纳米颜填料、纳米无机抗菌防霉抗藻剂和有机溶剂，主剂的各组分的重量配比如下环氧树脂100～120份，纳米颜填料30～120份，纳米无机抗菌防霉抗藻剂2～10份，有机溶剂10～30份。
2.根据权利要求1所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于主剂的制备方法是在环境温度为5～50℃的室内和搅拌速度为400～1600转/分钟的搅拌条件下，将环氧树脂和有机溶剂在反应釜中混合均匀，在环境温度为5～50℃的室内和搅拌速度为400～1600转/分钟的搅拌条件下，依次将纳米颜填料和纳米无机抗菌防霉抗藻剂加入所述的反应釜中而使物料混合分散均匀，将该混合分散均匀的物料放入砂磨机中砂磨至细度≤2μm，砂磨后的物料即为主剂。
3.根据权利要求1所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于主剂中的环氧树脂是环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51或环氧树脂E-54，或者是环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51、环氧树脂E-54中的二种、三种或或四种。
4.根据权利要求1所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于主剂中的纳米颜填料是粒径为20～100nm范围内的钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅或气相法二氧化硅，或者是粒径为20～100nm范围内的钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅中的二种、三种、四种或五种。
5.根据权利要求1所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于主剂中的纳米无机抗菌防霉抗藻剂为纳米复合无机抗菌灭藻剂和纳米无机载银抗菌剂，两者的重量份数比为1∶0.4至1∶2。
6.根据权利要求1所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于主剂中的有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二种、三种或四种。
7.根据权利要求2所述抗菌防霉抗藻防腐涂料，其特征在于固化剂为聚酰胺固化剂650或改性胺固化剂T31，或者是两者的混合物。
8.由权利要求1所述的抗菌防霉抗藻防腐涂料的应用，将主剂和固化剂按所述的重量配比混合均匀，然后使其覆盖在管道、容器或建筑物的内壁上；所述的管道为直饮水输水管道、自来水输水管道或原水输水管道，所述的容器为二次饮用水水箱，或者是食品、啤酒、饮料、医药卫生行业的各种贮存容器，所述的建筑物为可存放水的建筑物或可存放固体物品的建筑物，所述的可存放水的建筑物为饮用水水井、水处理构筑物或水产养殖业水池，所述的可存放固体物品的建筑物为各种食品仓库或粮食仓库；对于所述的管道来说，使这些管道具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用；对于所述的容器或可存放水的建筑物来说，使这些容器或可存放水的建筑物具有抗菌、防霉、抗藻和防腐蚀的作用，还具有抑制红虫、淡水壳菜和贝类水生生物的作用；对于所述的可存放固体物品的建筑物来说，使这些可放置固体物品的建筑物具有抗菌、防霉和防腐蚀的作用。
全文摘要
本发明涉及一种用于原水输水管道、饮用水输水管道、容器内壁的功能型防腐涂料及其应用。本发明的涂料可防止饮用水“二次污染”，抑制原水输水管道内壁红虫、淡水壳菜、贝类等水生生物的附着、生长、繁殖。本发明涂料由主剂和固化剂组成，主剂包括环氧树脂、纳米颜填料、纳米无机抗菌防霉抗藻剂和有机溶剂。本发明的涂料符合国家有关规定的相关要求；该涂料对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率≥99％，防霉、抗藻等级均为0级。本发明的涂料便于工业化生产，对各种基材均具有优良的附着力，可在水下及潮湿的基体表面进行涂装；并且在生产和施工过程中对环境均无污染，属于绿色环保产品。
文档编号C09D5/08GK1766020SQ200510126128
公开日2006年5月3日 申请日期2005年11月30日 优先权日2005年11月30日
发明者刘恒权, 李荣先, 缪国元, 刘红波, 薛亚波, 张维丽, 杨建 申请人:深圳清华大学研究院, 江苏晨光涂料有限公司