专利名称：分子组装纳米载药抗菌复合涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及分子组装纳米载药抗菌剂及其紫外光低温固化纳米复合多功能粉末涂料及其制备，适用于纸张、塑料、中密度人造板、木材等热敏性基材的涂装。
技术背景粉末涂料是一种100%固体含量的涂料，具有不含溶剂、无污染、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点，成为涂料行业的绿色产业。粉末涂料作为零挥发性有机化合物(volatile organic compound, VOC)产品，喷涂后的粉末回收非常容易，通常比液体涂料容易施工，形成的涂膜耐久性好。然而，基于环氧树脂、聚酯树脂的粉末涂料一般需要在180 200^温度范围加热固化，不适用于热敏性基材，例如纸张、塑料、中密度人造板和木材等。紫外光固化粉末涂料涂装分为两个主要阶段，即先期熔融流平和后期紫外 光照射固化。涂料在熔融流平阶段不发生预聚物的交联或聚合反应，利于涂层 中纳米颗粒均匀分散，涂层均匀涂敷基材，避免针孔、桔皮等缺陷的出现。后 期紫外光固化阶段只需光线照射流平后的涂层，不再需要额外加热。通过基料 树脂的改性，这种粉末涂料在熔融流平阶段只需100 120 QC的温度，非常适 用于纸张、塑料、中密度人造板和木材等热敏性基材。纳米Ti02具有纳米粒子特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，且具有光催化活性强、热导性好、分散性好等独特的性能，作为 新型功能材料，为绿色涂料的发展提供了良好条件，作高档次涂料和功能性涂料用助剂具有广阔的应用前景。其中，纳米Ti02在光催化作用下生成具有很强的氧化、分解能力的羟基自由基(OH)、超氧离子自由基(02—)以及H02自由基，不仅能将各种有机物直接氧化为C02、 H20等无机小分子，而且能杀灭细菌。因此，应用纳米Ti02的光催化效应，可配制成抗菌、净化空气的多功能涂料，不仅具有净化室内VOC、 NH3等污染性气体，同时还可降解大气中的其他污染物，如汽车废气、卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等。 发明内容本发明的目的是提供一种分子组装纳米载药抗菌复合涂料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 由下列组分按所给重量份数制备纳米复合改性环氧树脂25 35 kg改性聚酯树脂15 20kg环氧-硅氧垸树脂10 15kg固化剂6 10kg固化促进剂4 6 kg光引发剂0.5 1 kg流平剂0.5 0.8 kg脱气剂0.5~1 kg增光剂 0.4 0.8kg 钛白粉 25 35kg 颜料 l 2kg纳米复合改性环氧树脂由纳米复合二氧化钛微球与改性环氧树脂挤塑粉碎 得到，纳米复合二氧化钛含量3 8%;纳米复合二氧化钛微球是以碘化银为核，二氧化钛为壳的复合纳米微球， 碘化银与二氧化钛的摩尔比为1 5: 100;碘化银由0.05 0.15M硝酸银溶液和 0.05 0.15M碘化钾溶液反应制备，二氧化钛由钛酸丁酯水解制备，钛酸丁酯溶 液事先由36n/。的浓盐酸调节pH值小于l，并加入0.5 2 "M)的P123表面活性剂。改性聚酯树脂的树脂基料为引入了柔性分子链段的半晶型和无定型两种不 饱和聚酯树脂，软化点80-83°C，活性组分当量200-220;环氧-硅氧垸树脂为低分子量环氧树脂改性聚硅氧烷，环氧树脂为常规的双 酚A型、环氧值O. 11-0. 13、软化点84-88°C，聚酯树脂酸值为45-75 mgkOH/g， 软化点为85-95"C，玻璃化温度55。C;固化剂为含有端羟基与端胺基的大分子化合物，软化点82-85°C，活性组分当量200-220;固化促进剂为具有环脒结构的咪唑啉化合物；以负电性碘化银胶粒为核，采用分子自组装方法合成复合纳米Ti02微球， 将纳米复合TK)2与改性环氧树脂复合后，再与改性聚酯树脂、环氧-硅氧烷树脂、 光引发剂、固化剂、固化促进剂、流平剂等组分经双螺杆挤塑机分段升温挤出， 冷却后粉碎制备抗菌、清新空气的纳米复合多功能粉末涂料，所得粉末涂料经静电喷涂在热敏性基材上，于100 120 ^C先期熔融流平，再经紫外光照射固化 可以得到具有抗菌和清新空气功能的聚合物涂层。首先，使用硝酸银溶液和碘化钾溶液制备带负电性的碘化银溶胶。然后， 在不断搅拌情况下，将适量的碘化银溶胶缓慢滴加到酸性钛酸丁酯乙醇溶液中， 其中乙醇溶液里溶解了0.5 2.0 0/。的P123表面活性剂。加入的碘化银胶粒被P123分子包裹，稳定存在于混合溶液中。保持搅拌状态，再滴加适量的钛酸丁酯水 解所需的去离子水。反应完全后，将上述混合体系经喷雾干燥得到复合碘化银 的纳米二氧化钛微粒，即分子组装纳米载药抗菌剂。其次，采用挤塑造粒和气流粉碎的方法，制备纳米复合改性环氧树脂粉末。 通过高分子化合物的分子链与P123分子链的相互作用，抗菌剂较均匀地分散于 高分子树脂中。最后，按配方设计的比例，分别将纳米复合改性环氧树脂粉末、改性聚酯树 脂、环氧-硅氧垸树脂、光引发剂、固化剂、固化促进剂、流平剂等组分预混合， 再经双螺杆挤塑机分段升温挤出，冷却后粉碎制备抗菌纳米复合粉末涂料。本发明的有益效果是，利用分子组装的方法合成了粒径均匀的复合碘化银的 纳米Ti02微球，将活性银抗菌剂包覆其中，具有较好的抗菌性，且避免其在制 备涂料粉末和施涂阶段药效的降低。同时，纳米Ti02微球经表面改性后，与聚 合物基料相容性提高，还能改善聚合物涂层的附着力、柔韧性、冲击强度、光
滑度、耐化学试剂等性能。
具体实施方式
实施例l:以负电性碘化银胶粒为核，采用分子自组装方法合成复合纳米Ti02微球， 将纳米复合Ti02与改性环氧树脂复合后，再与改性聚酯树脂、环氧-硅氧烷树脂、 光引发剂、固化剂、固化促进剂、流平剂等组分经双螺杆挤塑机分段升温挤出， 冷却后粉碎制备抗菌、清新空气的纳米复合多功能粉末涂料，所得粉末涂料经 静电喷涂在热敏性基材上，于100 120GC先期熔融流平，再经紫外光照射固化 可以得到具有抗菌和清新空气功能的聚合物涂层。常温下，0.10M硝酸银水溶液1050毫升与1000毫升0.10M碘化钾溶液反应， 制备碘化银溶胶。由于硝酸银过量，所得溶胶的胶粒带负电，记为溶液A。配制 0.05 M钛酸丁酯的乙醇溶液1000毫升(其中含有1.0。/。的P123表面活性剂)，加 入少量浓盐酸调节溶液的pH值小于l，记为溶液B。搅拌状态下，取10毫升溶液 A滴加到溶液B中，分散均匀。然后，滴加l毫升去离子水，反应2小时后喷雾干 燥，得到复合碘化银的纳米二氧化钛微球，即分子组装纳米载药抗菌剂。称取2公斤纳米载药抗菌剂，与28公斤改性环氧树脂高速预混，然后通过双 螺杆挤塑机挤出造粒，最后粉碎为10微米左右粒径的纳米复合改性环氧树脂粉 末，得到复合了抗菌剂的纳米复合改性环氧树脂。按下列配方将各组分预混均匀，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒，最后粉
碎得到粒径为10 50微米的紫外光低温固化粉末涂料。纳米复合改性环氧树脂30 kg改性聚酯树脂20 kg环氧-硅氧烷树脂10 kg固化剂6 kg固化促进剂6kg光引发剂0.5 kg流平剂0.5 kg脱气剂1kg增光剂1kg钛白粉32 kg颜料2kg。实施例2按下列配方将各组分预混均匀，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒，最后粉碎 得到粒径为10 50微米的紫外光低温固化粉末涂料。 纳米复合改性环氧树脂 25 kg改性聚酯树脂 15 kg环氧-硅氧烷树脂 10 kg固化剂 6 kg
固化促进剂4 kg光引发剂0.5 kg流平剂0.5 kg脱气剂0.5 kg增光剂0.4kg钛白粉25 kg颜料lkg其余同实施方式l。实施例3按下列配方将各组分预混均匀，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒，最后粉碎 得到粒径为10 50微米的紫外光低温固化粉末涂料。纳米复合改性环氧树脂35 kg改性聚酯树脂20 kg环氧-硅氧烷树脂15 kg固化剂10 kg固化促进剂6 kg光引发剂lkg流平剂0.8 kg脱气剂lkg 增光剂 0.8 kg钛白粉 35 kg颜料 2 kg其余同实施方式l。实施例4按下列配方将各组分预混均匀，然后通过双螺杆挤塑机挤出造粒，最后粉碎 得到粒径为10 50微米的紫外光低温固化粉末涂料。纳米复合改性环氧树脂30 kg改性聚酯树脂18 kg环氧-硅氧烷树脂12 kg固化剂8 kg固化促进剂5 kg光引发剂0.8 kg流平剂0.6 kg脱气剂0.8 kg增光剂0.6 kg钛白粉30 kg颜料1.5 kg其余同实施方式l。
权利要求
1.一种分子组装纳米载药抗菌复合涂料，其特征在于由下列组分按所给重量份数制备纳米复合改性环氧树脂25～35kg改性聚酯树脂15～20kg环氧-硅氧烷树脂 10～15kg固化剂 6～10kg固化促进剂 4～6kg光引发剂0.5～1kg流平剂 0.5～0.8kg脱气剂 0.5～1kg增光剂 0.4～0.8kg钛白粉 25～35kg颜料1～2kg纳米复合改性环氧树脂由纳米复合二氧化钛微球与改性环氧树脂挤塑粉碎得到，纳米复合二氧化钛含量3～8％；改性聚酯树脂的树脂基料为引入了柔性分子链段的半晶型和无定型两种不饱和聚酯树脂，软化点80-83℃，活性组分当量200-220；环氧-硅氧烷树脂为低分子量环氧树脂改性聚硅氧烷，环氧树脂为常规的双酚A型、环氧值0.11-0.13、软化点84-88℃，聚酯树脂酸值为45-75mgkOH/g，软化点为85-95℃，玻璃化温度55℃；固化剂为含有端羟基与端胺基的大分子化合物，软化点82-85℃，活性组分当量200-220；固化促进剂为具有环脒结构的咪唑啉化合物。
2、 如权利要求l所述的一种分子组装纳米载药抗菌复合涂料，其特征在于以负电性碘化银胶粒为核，采用分子自组装方法合成复合纳米Ti02微球，将 纳米复合Ti02与改性环氧树脂复合后，再与改性聚酯树脂、环氧-硅氧烷树 月旨、光引发剂、固化剂、固化促进剂、流平剂等组分经双螺杆挤塑机分段 升温挤出，冷却后粉碎制备抗菌、清新空气的纳米复合多功能粉末涂料， 所得粉末涂料经静电喷涂在热敏性基材上，于100 120 GC先期熔融流平， 再经紫外光照射固化可以得到具有抗菌和清新空气功能的聚合物涂层。
3、 如权利要求l所述的一种分子组装纳米载药抗菌复合涂料，其特征在于纳米复合二氧化钛微球是以碘化银为核，二氧化钛为壳的复合纳米微球，碘 化银与二氧化钛的摩尔比为1 5: 100;碘化银由0.05 0.15M硝酸银溶液和 0.05 0.15M碘化钾溶液反应制备，二氧化钛由钛酸丁酯水解制备，钛酸丁 酯溶液事先由36M的浓盐酸调节pH值小于l ，并加入0.5 2 n/。的P123表面活 性剂。
全文摘要
本发明涉及一种分子组装纳米载药抗菌复合涂料。以负电性碘化银胶粒为核，采用分子自组装方法合成复合纳米TiO<sub>2</sub>微球。将纳米复合TiO<sub>2</sub>与改性环氧树脂复合后，再与改性聚酯树脂、环氧-硅氧烷树脂、光引发剂、固化剂、固化促进剂、流平剂等组分经双螺杆挤塑机分段升温挤出，冷却后粉碎制备抗菌、清新空气的纳米复合多功能粉末涂料。适用于纸张、塑料、中密度人造板、木材等热敏性基材的涂装。
文档编号C09D163/00GK101148556SQ20071003590
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者冯伟云, 晶 李, 李朝晖, 赵延良 申请人:湖南至诚新材料有限公司