专利名称：：一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种涂料及其制备方法，尤其是涉及一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料及其制备方法。
背景技术：
：传统的抗污涂层中常常含有一定数量的铜、铁、钒等重金属元素如CN101245211。这些有金属元素在周围环境作用下，缓慢释放或迁移到涂层表面，发生物理或化学反应，从而使得涂层具有很好的抗污染能力。为了保持抗污特性的长效性，涂层中的有金属的活性衰减期往往长于涂层中聚合物粘结剂的老化周期。因此，随着时间的延长，有金属颗粒从涂层中脱落，污染周围环境。另外，抗菌性涂料靠添加抗菌剂来实现抗菌功能如CN101250344，CN101161734。抗菌剂可分为有机物类，磷酸盐类，硅酸盐类，无机氧化物如三氯生，吡啶硫酮，二氧化钛等。这些抗菌剂由于其特殊化学结构和物理特性，往往只能对一种或一类细菌，真菌有杀灭或抑制作用，因此抗菌性不具有普适型，并且抗菌效果会随着抗菌剂分解、老化而衰减，实际抗菌效果、抗菌长效性都不理想。所以开发环保型，长效性，普适性的抗菌、抗污涂层备受关注；并且抗菌、抗污涂层有着广阔的使用如学校，医院，住宅，以及舰船等领域。氧化锌具有吸收紫外线(UV)特性，故含氧化锌的涂料具有极好的抗老化作用，延长涂层的使用寿命，并且一定数量的氧化锌还可以提高涂料的韧性和硬度如美国专利US4139515。另一方面，美国专利US7348029说明纳米氧化锌颗粒除了抗紫外线外还具备抑制病菌滋生的能力。本发明主旨是提供一种纳米级氧化锌涂层的制备方法，并且涂层具有理想的普适性抗菌能力，长效地抗污性，对环境质量无污染，具有环保型等特点。
发明内容本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗菌性能好、耐候性能优异的纳米氧化锌抗菌抗污涂料及其制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现—种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，该涂料包括以下组分及重量份纳米氧化锌颗粒20-60;氧化锌改性助剂0-3;光敏剂0.5-3;粘结剂1.5-10;高分子聚合物15-30;助剂2-10;溶剂30-50;助溶剂90-160。所述的纳米氧化锌颗粒比表面积为10-200m7g，该颗粒尺寸为20-100nm。所述的氧化锌改性助剂包括柠檬酸氢二铵、l，2-二羟基-3，5-二磺酸钠或2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸。所述的光敏剂包括钛酸锶，锐钛型二氧化钛，金丝桃蒽酮，卟啉酸锌，meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉，羟基吡啶硫酮锌或茂并芳庚中的一种或几种。所述的粘结剂包括环氧化亚麻籽油、聚烯烃长链分子类或羟基纤维素中的一种或几种。所述的高分子聚合物包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚硅氧烷树脂、聚醇酸树脂或聚酯类中的一种或几种。所述的助剂包括硅酮类表面活性剂、对甲苯磺酰胺、六甲氧甲基三聚氰胺、二甲氨基乙醇、松香、白炭黑、油性染料或水溶性染料中的一种或几种。所述的溶剂包括甲基异丁基酮、乙醇、二甲苯或水。所述的助溶剂包括去离子水、乙二醇异丙醚或乙醇。—种纳米氧化锌抗菌抗污涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)备料按照以下组分及重量份含量准备原料纳米氧化锌颗粒20-60，氧化锌改性助剂0-3，光敏剂0.5-3，粘结剂1.5-10，高分子聚合物15-30，助剂2-10，溶剂30-50，助溶剂90-160:(2)将氧化锌改性助剂溶解于助溶剂中，开启搅拌后将纳米氧化锌颗粒缓慢倒入助溶剂中，得到溶液，该溶液经超声波震荡2-5h后导入研磨装置，控制研磨转速为2500-3000rpm，研磨150-200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的纳米氧化锌；(3)将表面功能化的纳米氧化锌、光敏剂及溶剂置于研磨装置中，控制研磨转速为250-350rpm，再加入粘结剂、高分子聚合物及助剂，继续搅拌30-90min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。与现有技术相比，本发明可采用手工刷涂或静电喷涂等方式实施，与传统抗菌抗污涂料相比，纳米氧化锌具有高表面活化能，更容易受紫外线诱导，在可见光、氧气、水的作用下即可以发生光化学反应，生成理想浓度的过氧化氢(H202)，使得涂料表面具有抗菌普适性，抗污能力突出，耐候性能优异，特别适用于对抗菌、抗污有一定要求的舰船，交通，学校，医院等行业，具有较高的经济回报。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1将2g柠檬酸氢二铵溶于158g去离子水中，开启搅拌后将40g粒径为30nm的纳米氧化锌颗粒缓慢倒入去离子水中，纳米氧化锌水溶液在超声波仪下超声波震荡2.5h，然后将震荡后水溶液倒入NetzschMiniCer研磨仪中，控制转速为2500-3000rpm，研磨搅拌160min，然后真空干燥直至恒重。将干燥后的表面功能化的纳米氧化锌40g，金丝桃蒽酮3g，甲基异丁基酮19.6g，二甲苯17.lg置入NetzschShearMaster研磨仪中，控制转速为250-350rpm进行研磨搅拌，再依次加入松香10g，丙烯酸树脂6.2g，市售环氧化亚麻籽油FlexolL0E1.5g，市售MPA2000X0.6g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g。继续搅拌70min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。实施例2将2g1，2-二羟基-3，5-二磺酸钠溶于91g去离子水中，开启搅拌后将40g粒径为30nm的纳米氧化锌颗粒缓慢加入去离子水中搅拌2h，再加入5gDisperbyk190后在超声波仪下超声波震荡4.5h，然后将震荡后水溶液倒入NetzschMiniCer研磨仪中，控制转速为2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。将干燥后的表面功能化的纳米氧化锌23.4g，1.5g市售表面活性剂5103，金丝桃蒽酮lg，纯净水40.4g置入NetzschShearMaster研磨仪中，转速250-350rpm搅拌，依次加入羟乙基纤维素0.5g，水溶性聚酯-氨脂树脂24g，二甲氨基乙醇(DMEA)lg，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.3g，对甲苯磺酰胺0.3g，水溶性染料1.6g，搅拌30min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。实施例3将2.4g2-(2-(2_甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸溶于14g乙二醇异丙醚中；开启搅拌后将40g粒径为30nm的纳米氧化锌颗粒缓慢加入搅拌混合30min，然后将氧化锌浆体倒入艾卡特电子控制三滚机(EXAKT80E)中，一边搅拌一边加入77g乙醇，然后纳米氧化锌_乙醇液在超声波仪下超声波震荡2.5h，将震荡后纳米氧化锌-乙醇溶液倒入NetzschMiniCer研磨仪中，转速2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。将干燥后的表面功能化的纳米氧化锌40g，甲基异丁基酮19.6g，二甲苯17.lg置入NetzschShearMaster研磨仪中，控制转速为250_350rpm搅拌，依次加入松香10g，丙烯酸树脂6.2g，市售FlexolL0E1.5g，市售MPA2000X0.6g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g，继续搅拌90min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。实施例4将30g粒径为30nm的纳米氧化锌颗粒及30g市售Disperbyk9076作为助溶剂倒入不锈钢桶中搅拌混合30min，然后将氧化锌浆体倒入艾卡特电子控制三辊机(EXAKT80E)中，一边搅拌一边加入40g乙醇，然后纳米氧化锌_乙醇液在超声波仪下超声波震荡2.5h，震荡后纳米氧化锌_乙醇溶液倒入NetzschMiniCer研磨仪中，控制转速为2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。将干燥后的表面功能化的纳米氧化锌23.4g，5103表面活性剂1.5g，金丝桃蒽酮lg，纯净水40.4g置入NetzschShearMaster研磨仪中，控制转速为250-350rpm进行搅拌，再依次加入羟乙基纤维素0.5g，水溶性聚酯-氨脂树脂24g，二甲氨基乙醇(DMEA)lg，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.3g，对甲苯磺酰胺0.3g，水溶性染料1.6g，搅拌40min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。对比例1将氧化锌39g，甲基异丁基酮19.6g，二甲苯18.lg置入NetzschShearMaster研磨仪中，控制转速为250-350rpm进行搅拌，再依次加入松香10g，丙烯酸树脂6.2g，FlexolLOE1.5g，MPA2000X0.6g，锐钛型二氧化钛3g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g，继续搅拌30-90min。对比例2将氧化锌25.4g，二甲氨基乙醇(DMEA)O.9g，锐钛型二氧化钛lg，纯净水40g置入NetzschShearMaster研磨仪中，控制转速为250_350rpm进行搅拌，再依次加入5103表面活性剂1.5g，羟乙基纤维素0.5g，水溶性聚酯-氨脂树脂24g，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.4g，对甲苯磺酰胺0.3g，搅拌30-90min。对实施例1-4及对比例的涂层性能进行测试先将高性能铝合AL2024-T3航空板材切割成正方形测试板(50mmX50mm)，用丙酮溶液擦除测试板上的残留油脂，参照美国波音公司BAC5749标准用碱性清洁剂去除测试板上残留物质，依据BAC5765标准进一步对测试板表面进行脱氧处理，参照BAC5748标准进一步处理铝合金表面，然后在室温下用去离子水冲洗表面，干燥，备用。将洁净的测试版进一步作防腐蚀处理，具体操作请参阅上海波平航空科技有限公司申请的《高强度、高韧性铝合金耐腐蚀涂层的制备方法》专利中相关细节。然后在耐腐蚀铝合金表面喷涂纳米氧化锌抗菌、抗污液，真空干燥48h，去除溶剂，形成抗菌，抗污保护层，进行过氧化氢含量测定。具体测试方法如下在塑料桶中装入1L人造海水(ASTMD1141)，并用空气泵往海水中不断充入空气，将一块涂上本实例涂层的铝基测试板浸没于人造海水中，用60w白炽灯对人造海水表面进行照射，每隔一定照射时间提取人造海水样品，用ET8600过氧化氢测定仪，测定H202痕量，结果如表l所示。表1测试样品照射时间/hH202/mg/L实施例100480.4720.62001.6实施例200480.6720.82001.8实施例300480.3720.72001.5实施列4007<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例5—种纳米氧化锌抗菌抗污涂料的制备方法，该方法包括以下步骤(1)将lg氧化锌改性助剂柠檬酸氢二铵溶解于90g助溶剂去离子水中，开启搅拌后将20g粒径为20nm，比表面积为10m2/g的纳米氧化锌颗粒缓慢倒入助溶剂中，得到溶液，该溶液经超声波震荡2h后导入研磨装置，控制研磨转速为2500rpm，研磨150min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的纳米氧化锌；(3)将20g表面功能化的纳米氧化锌、0.5g光敏剂钛酸锶及30g二甲苯置于研磨装置中，控制研磨转速为250rpm，再加入1.5g粘结剂羟基纤维素、15g高分子聚合物聚氨酯树脂及2g助剂对甲苯磺酰胺，继续搅拌30min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。实施例6(1)将3g氧化锌改性助剂柠檬酸氢二铵溶解于160g助溶剂乙醇中，开启搅拌后将60g粒径为100nm，比表面积为200m7g的纳米氧化锌颗粒缓慢倒入助溶剂中，得到溶液，该溶液经超声波震荡5h后导入研磨装置，控制研磨转速为3000rpm，研磨200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的纳米氧化锌；(3)将60g表面功能化的纳米氧化锌、3g光敏剂meso-四(N-甲基_4_吡啶基)卟啉及50g甲基异丁基酮置于研磨装置中，控制研磨转速为350rpm，再加入10g粘结剂聚丙烯、30g高分子聚合物聚硅氧烷树脂及2g对甲苯磺酰胺、4g白炭黑、4g油性染料，继续搅拌90min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。以上实施例和配方例仅用于本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例、配方例对本发明已进行了详细说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。权利要求一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，该涂料包括以下组分及重量份纳米氧化锌颗粒20-60；氧化锌改性助剂0-3；光敏剂0.5-3；粘结剂1.5-10；高分子聚合物15-30；助剂2-10；溶剂30-50；助溶剂90-160。2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的纳米氧化锌颗粒比表面积为10-200m7g，该颗粒尺寸为20-100nm。3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的氧化锌改性助剂包括柠檬酸氢二铵、1，2-二羟基-3，5-二磺酸钠或2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸。4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的光敏剂包括钛酸锶，锐钛型二氧化钛，金丝桃蒽酮，吓啉酸锌，meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉，羟基吡啶硫酮锌或茂并芳庚中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的粘结剂包括环氧化亚麻籽油、聚烯烃长链分子类或羟基纤维素中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的高分子聚合物包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚硅氧烷树脂、聚醇酸树脂或聚酯类中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的助剂包括硅酮类表面活性剂、对甲苯磺酰胺、六甲氧甲基三聚氰胺、二甲氨基乙醇、松香、白炭黑、油性染料或水溶性染料中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的溶剂包括甲基异丁基酮、乙醇、二甲苯或水。9.根据权利要求1所述的一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的助溶剂包括去离子水、乙二醇异丙醚或乙醇。10.—种纳米氧化锌抗菌抗污涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)备料按照以下组分及重量份含量准备原料纳米氧化锌颗粒20-60，氧化锌改性助剂0-3，光敏剂0.5-3，粘结剂1.5-10，高分子聚合物15-30，助剂2-10，溶剂30-50，助溶剂90-160:(2)将氧化锌改性助剂溶解于助溶剂中，开启搅拌后将纳米氧化锌颗粒缓慢倒入助溶剂中，得到溶液，该溶液经超声波震荡2-5h后导入研磨装置，控制研磨转速为2500-3000rpm，研磨150-200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的纳米氧化锌；(3)将表面功能化的纳米氧化锌、光敏剂及溶剂置于研磨装置中，控制研磨转速为250-350rpm，再加入粘结剂、高分子聚合物及助剂，继续搅拌30_90min，即得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。全文摘要本发明涉及一种纳米氧化锌抗菌抗污涂料及其制备方法，该涂料包括以下组分及重量份含量纳米氧化锌颗粒20-60、氧化锌改性助剂0-3、光敏剂0.5-3、粘结剂1.5-10、高分子聚合物15-30、助剂2-10、溶剂30-50、助溶剂90-160，将氧化锌改性助剂溶解于助溶剂中，开启搅拌后倒入纳米氧化锌颗粒，超声波震荡后经研磨、干燥至恒重，得到表面功能化的纳米氧化锌，再加入光敏剂、粘结剂、高分子聚合物及助剂搅拌得到纳米氧化锌抗菌抗污涂料。与现有技术相比，本发明具有抗菌普适性，抗污能力突出，耐候性能优异，尤其适合船舰、交通、学校、医院、建筑等行业中大规模使用。文档编号C09D167/08GK101701120SQ20091019897公开日2010年5月5日申请日期2009年11月18日优先权日2009年11月18日发明者梅东余,汪洪,胡益民申请人:上海波平航空科技有限公司