一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法。

背景技术：

中国涂料产业在建筑行业的推动下日益壮大。统计数据显示，2011年中国建筑涂料总计产量约351.82万吨，同比增长30％以上。由此可知，中国建筑涂料产业虽然经历了2008年全球性金融危机的影响、原材料价格上涨带来的压力，但其发展势头依然不减，且还保持着较高的增长率。

内墙涂料是家庭装修的必备材料，目前随着人们环保意识的增强，对装修用的内墙乳胶涂料的要求越来越高，甲醛释放比较高的聚乙烯醇缩甲醛类涂料已经逐渐淘汰，各种释放负离子、低VOC的环保型内墙涂料使用越来越多，在健康型和环保方面进了一大步，如何发展健康环保的涂料成为了人们日益关注的问题。特别是近年来，随着人们生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，对涂料的要求也不仅仅是达到装饰美观的效果，还需要具有特殊的功能，以提高自身的生活环境质量。

居室环境微生物污染状况的一项调查显示，城镇细菌总数为72.10cfu/cm²。可见居室环境中微生物造成的污染是不可忽视的，并且在潮湿的南方，内墙生霉也是非常亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法，其目的在于解决居室内墙面细菌滋生的问题和潮湿天气长，导致内墙生霉的问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案为，一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法，该涂料按重量份数配比，具体步骤如下，

步骤1，A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在搅拌条件下溶解于5～10份乙醇和5～8份乙酸的混合溶液中，然后加入0.8～2.16份的聚乙烯吡咯烷酮，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将2～6份乙酰丙酮、5～10份乙醇和5～7份乙酸混合，并将2.4～6.48份矿物油和0.1～1份硝酸银加入上述混合溶液中，充分搅拌12小时；

步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备银/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1～1.2mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为18～20cm，纺丝电压为15～20kV，进行静电纺丝；

步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行冷却，然后置于马弗炉中，以1～5℃每分钟的升温速率升至450～550℃并保温烧结1～3小时，得到银/二氧化钛纳米管；

步骤5，取步骤4制得的银/二氧化钛纳米管10～15份在搅拌条件下分散于200～300份水中，加入丙二醇8～15份，成膜助剂10～20份，润湿剂1～3份，防腐剂1～3份，羟乙基纤维素1～3份，分散剂4～8份，在研磨机中以400～600转/分钟搅拌3小时混合均匀；

步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150～300份，重钙80～120份，高岭土60～100份，滑石粉40～60份，在高速研磨机中以2000～4000转/分钟的转速下充分研磨3小时；

步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂10～15份；最后在研磨机中以400～600转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到抗菌内墙纳米乳胶漆成品。

本方案的工作原理及优点在于：内墙纳米涂料中的纳米银颗粒与细菌体内的氧代谢酶的巯基(-SH)结合，使酶失活，阻断呼吸代谢使其窒息而死。并且在光线的照射下，涂料中加入的螺旋型二氧化钛纳米管吸收光子的能量，与粘附在内墙涂层上少量的水蒸气发生，在其表面形成自由基(-OH)，这种自由基具有极强的杀菌性能，进一步提高了内墙纳米涂料的杀菌性能。而银具有极佳的导电性，能够促进螺旋型二氧化钛纳米管中载流子的传输，提高其杀菌性能。并且螺旋型二氧化钛纳米管不易发生团聚，同时，螺旋型的微观纳米结构不仅提高了比表面积，并且使其钉扎在涂料颗粒中，相比于普通的二氧化钛纳米管与涂料颗粒的结合更加紧密。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述成膜助剂为聚氨酯乳液；所述发泡剂为聚硅氧烷类消泡剂；所述防腐剂为道维希尔-75；分散剂为十二烷基苯磺酸钠；所述增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。

优选方案二：作为优选方案一的优选方案：所述步骤1二氧化钛纳米管的配方，A溶液：6份聚乙烯吡咯烷酮，6.5份无水乙醇、1.7份氯银酸；B溶液：12.5份硝酸铋、7.5份乙酰丙酮氧钒、25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、8.5份无水乙醇、18份矿物油；发明人通过实验发现采用上述配比制备的内墙纳米涂料抗菌性能好。

优选方案三：作为优选方案二的优选方案：所述步骤5二氧化钛纳米管的加入量的质量份数为13份，发明人通过大量的实验发现采用上述配比制得的内墙纳米涂料抗菌性能好。

优选方案四：作为优选方案三的优选方案：所述步骤4马弗炉的升温速率为2.5℃/min，发明人通过大量的实验发现采用上述参数银/二氧化钛纳米微观结构保存完整，得到的内墙纳米涂料抗菌性能好。

优选方案五：作为优选方案四的优选方案：所述步骤4马弗炉保温时间为1.5小时，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的银/二氧化钛纳米微观结构保存完整，得到的内墙纳米涂料抗菌性能好。

优选方案六：作为优选方案五的优选方案：所述步骤4银/二氧化钛纳米管在所述二氧化钛纳米管在马弗炉焙烧条件为惰性气体气氛下，发明人通过大量的实验发现采用上述参数，可以产生氧空位，降低二氧化钛电子空穴的复合率，提高光催化性能，进而提高内墙纳米涂料的抗菌性能。

优选方案七：作为优选方案六的优选方案：所述步骤4银/二氧化钛纳米管在马弗炉焙烧的惰性气体条件为氩气气氛，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的内墙纳米涂料抗菌性能好。

附图说明

图1是本发明实施例5螺旋型银/二氧化钛纳米管的扫面电子显微镜图；

图2是本发明实施例5螺旋型银/二氧化钛纳米管的氮气等温吸脱附曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

以下所述“份数”均为“质量份数”。

实施例1：一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法，

步骤1，A溶液：将8份钛酸四丁酯溶解在5份无水乙醇和5份乙酸的混合溶液中，充分搅拌20分钟；

B溶液：在搅拌条件下将2份乙酰丙酮和5份无水乙醇溶解和5份无水乙酸混合，加入2.4份矿物油、0.1份硝酸银混合均匀，充分搅拌12小时；

步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备银/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直接为100mm铝辊，接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；

步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行冷却，然后置于马弗炉中，以1℃每分钟的升温速率升至450℃并保温烧结1小时，得到银/二氧化钛纳米管；

步骤5，取步骤4制得的银/二氧化钛纳米管10份在搅拌条件下分散于200份水中，加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道维希尔-751份，羟乙基纤维素1份，十二烷基苯磺酸钠4份，在研磨机中以400转/分搅拌3小时混合均匀；

步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150份，重钙80份，高岭土60份，滑石粉40份，在高速研磨机中以2000转/分的转速下充分研磨3小时；

步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷类消泡剂1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；在研磨机中以400转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到抗菌内墙纳米乳胶漆。

实施例2：一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法，

步骤1，A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在10份无水乙醇和8份乙酸的混合溶液中，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将6份乙酰丙酮和10份无水乙醇溶解和7份无水乙酸混合，加入2.4份矿物油、0.1份硝酸银混合均匀，充分搅拌12小时；

步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备银/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1.2mm的喷丝头，接收装置为接地转动直接为100mm铝辊，接收距离为20cm，纺丝电压为20kV，进行静电纺丝；

步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行冷却，然后置于马弗炉中，以5℃每分钟的升温速率升至550℃并保温烧结3小时，得到银/二氧化钛纳米管；

步骤5，取步骤4制得的银/二氧化钛纳米管15份在搅拌条件下分散于300份水中，加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道维希尔-753份，羟乙基纤维素3份，十二烷基苯磺酸钠8份，在研磨机中以600转/分搅拌3小时混合均匀；

步骤6，在步骤5制成的混合物中加入钛白粉300份，重钙120份，高岭土100份，滑石粉60份，在高速研磨机中以4000转/分的转速下充分研磨3小时；

步骤7，在步骤6制成的混合物中加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷类消泡剂1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份；在研磨机中以600转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到抗菌内墙纳米乳胶漆。

实施例3：一种抗菌内墙纳米乳胶漆的制备方法，

步骤1，A溶液：将10份钛酸四丁酯溶解在7.5份无水乙醇和6.5份乙酸的混合溶液中，充分搅拌12小时；

B溶液：在搅拌条件下将4份乙酰丙酮和7.5份无水乙醇溶解和6份无水乙酸混合，加入4.44份矿物油、0.5份硝酸银混合均匀，充分搅拌12小时；

步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备银/二氧化钛纳米管的前驱胶体溶液；

步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1.1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直接为100mm铝辊，接收距离为19cm，纺丝电压为18kV，进行静电纺丝；

步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物立即进行冷却，然后置于马弗炉中，以2.5℃每分钟的升温速率升至500℃并保温烧结3小时，得到银/二氧化钛纳米管；

步骤5，取步骤4制得的银/二氧化钛纳米管13份在搅拌条件下分散于250份水中，加入丙二醇13份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道维希尔-752份，羟乙基纤维素2份，十二烷基苯磺酸钠6份，在研磨机中以500转/分搅拌3小时混合均匀；

步骤6，在步骤5制成的混合物中加入钛白粉225份，重钙100份，高岭土80份，滑石粉50份，在高速研磨机中以3000转/分的转速下充分研磨3小时；

步骤7，在步骤6制成的混合物中加入丙烯酸乳液300份，聚硅氧烷类消泡剂2份，聚氨酯高分子化合物水溶液13份；在研磨机中以500转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到抗菌内墙纳米乳胶漆。

实施例4：

与实施例3相同的实验步骤，不同之处在于马弗炉焙烧部分，本实施例为在氦气气氛下500℃焙烧1.5小时。

实施例5：

与实施例3相同的实验步骤，不同之处在于马弗炉焙烧部分，本实施例为在氩气气氛下500℃焙烧1.5小时。

测试部分：

抗霉菌测试：按照国家标准GB/T1741-2007漆膜耐霉菌性测定方法，以上实施例制得的纳米乳胶漆涂覆于50mm×50mm，厚度为3mm的玻璃片上，干燥后置于2500ml的恒温恒湿培养箱内(25～30℃，相对湿度h≥85％)，将9种混合霉菌(黑曲美、黄曲霉、球毛亮霉、枯青霉、绿色木霉、出芽短梗霉、腊叶芽枝霉、宛式拟青霉、链格孢)菌种接种在漆膜上，并设置阴性对照板A和阳性对照板B，通过以上一个循环(28天)测试，如果尚未发现任何变化，则对实施例在进行一次测试循环，直到10次循环。最后，对其漆膜表面进行检测。

抗菌测试：按照国家标准GB/T21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性能测定法和抗菌效果，以上实施例制得的纳米乳胶漆涂覆于50mm×50mm的水泥板上，按照GB/T1727要求制作涂膜，涂料的施涂为两次涂刷，第一遍表干后涂刷第二遍，涂膜总厚度湿膜小于100μm。涂刷后按照GB/T 9278规定的条件下干燥7天。实验前，采用紫外灭菌灯和医用酒精对漆膜表面进行消毒。并设置阴性对照样板A和空白对照样板B。采用金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌作为检验菌种，将其接种在漆膜上，在37±1℃、相对湿度＞90％条件下培养24小时。取出培养的样品，分别加入20ml洗液，反复洗样，将洗液接种于营养琼脂培养基中，在37±1℃下培养24小时后活菌计数。

抑菌测试：采用1支30W，波长为253.7nm的紫外灯，抗菌涂料试板距离紫外灯0.8～1m，照射100h，之后按照抗菌测试进行测试。

抗霉菌和抗菌测试结果如下表3

如表3可以得知，添加了银/二氧化钛纳米管的抗菌内墙纳米乳胶漆的抗菌和抵抗霉菌的效果有了显著的提高，特别是实施例5添加了在氩气气氛下焙烧后的银/二氧化钛纳米管抗细菌性又有了明显的提高。