抗菌、防水型涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料领域，特别地，涉及一种抗菌、防水型涂料。此外，本发明还涉及一种包括上述抗菌、防水型涂料的制备方法和应用。

背景技术：

随着90后、00后的消费者对音乐、运动装备、及电子消费品的青睐，市场上产生了多种的运动型音乐耳机，运动护具，耳机可以在运动学习的同时体验音乐、运动带来的舒畅体验，为了满足较好的音乐体验感，耳机产品的耳罩大部分是海绵制品制备而成。但是这种产品也有它的弊端，由于该产品是多孔结构的海绵，在运动时产生的汗液容易被海绵吸收，进而使得产品发生返潮、滋生细菌等问题，给后期的清洁保养带来不便，影响消费者健康和使用效果。因此，市场亟待开发一种可以在不影响使用效果的前提下，解决耳机产品吸水、吸汗、返潮、滋生细菌等弊端的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种抗菌、防水型涂料及其制备方法和应用，以解决多孔结构的海绵制品吸水、吸汗、返潮、滋生细菌等弊端的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种抗菌、防水型涂料，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份～50份、银离子抗菌剂1.5份～3份、含氢硅油4份～12、硅氧烷偶联剂0.5份～2份、抑制剂0.5份～3份、气相二氧化硅凝胶3份～5份、白炭黑3份～5份、过渡金属催化剂2份～5份、有机溶剂60份～150份。

进一步地，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份～40份、银离子抗菌剂1.5份～2份、含氢硅油4份～10、硅氧烷偶联剂0.5份～1份、抑制剂0.5份～1.5份、气相二氧化硅凝胶3份～5份、白炭黑3份～5份、过渡金属催化剂2份～5份、有机溶剂90份～140份。

进一步地，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份份、银离子抗菌剂1.5份、含氢硅油5份、硅氧烷偶联剂0.5份、抑制剂0.5份、气相二氧化硅凝胶4份、白炭黑3份、过渡金属催化剂2份、有机溶剂105份。

进一步地，甲基乙烯基有机硅树脂的分子量为3万～5万；甲基乙烯基有机硅树脂的乙烯基质量含量为0.05％～0.15％。

进一步地，抗菌、防水型涂料的粘度为8.2s/25℃～8.5s/25℃；和/或，气相二氧化硅凝胶的粒径为≤2μm；和/或，白炭黑的粒径为≤2μm。

进一步地，过渡金属催化剂为pt络合物，其用量为2000ppm～2500ppm；和/或，含氢硅油的含氢量为1％～2％；和/或，有机溶剂采用乙酸丁酯和正庚烷的混合溶液。

根据本发明的另一方面，还提供了一种包括上述抗菌、防水型涂料的制备方法，包括以下步骤：将甲基乙烯基有机硅树脂、含氢硅油、抑制剂、硅氧烷偶联剂和部分有机溶剂混合，分散均匀，依次加入气相二氧化硅凝胶、银离子抗菌剂和白炭黑并分散，获得混合液a，将混合液研磨至充分融合，再加入剩余有机溶剂并分散，获得混合液b；将过渡金属催化剂加入到混合液b，混合均匀，获得抗菌、防水型涂料。

进一步地，研磨采用三辊设备进行研磨；加入剩余有机溶剂并分散，分散后的细度≤5μm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种包括上述抗菌、防水型涂料的应用，将抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面。

进一步地，在抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面形成湿膜后，再进行烘烤处理；湿膜厚度为20μm～25μm；浸涂的时间为1.5min～1.8min。

进一步地，烘烤的温度为90℃～100℃，烘烤的时间为50min～70min；多孔弹性材料包括发泡聚丙乙烯(eps)、发泡聚丙烯(epp)、珍珠棉(epe)、木纤维素纤维中的一种。

本发明具有以下有益效果：

本发明的抗菌、防水型涂料，以甲基乙烯基有机硅树脂和含氢硅油为主体树脂，银离子为抗菌剂，气相二氧化硅凝胶和白炭黑为补强剂和填充料，硅氧烷偶联剂作为润湿分散剂，改善填料的分散性和涂料的贮存稳定性。通过对各组分相互搭配，将抗菌、防水型涂料的浸涂粘度调整到与水的粘度接近，使得抗菌、防水型涂料可以在短时间内像水一样浸润到多孔弹性材料的每个孔洞部分，再通过烘烤将抗菌、防水型涂料中的溶剂挥发，剩下的有机硅小分子树脂可以充分的包覆附着在多孔弹性材料的各个区域，从而利用甲基乙烯基有机硅树脂良好的触感，解决了其他成分在烘烤固化后影响多孔弹性材料本身的触感的弊端。并且，以甲基乙烯基有机硅树脂和含氢硅油为主体树脂，使得涂料体系本身具备良好的疏水性，涂料体系中的气相二氧化硅凝胶和白炭黑带有一定的疏水基团，使得抗菌、防水型涂料具备更接近人体皮肤的穿戴体验和疏水防水效果，加之抗菌、防水型涂料中添加了高效银离子抗菌剂确保产品在长期使用过程中具有抗菌、抑菌效果。

本发明的抗菌、防水型涂料的制备方法，获得具有抗菌、超柔软、防吸水有机硅型涂料，采用浸涂的施工方法减少传统涂料喷涂工艺带来对大气的污染和从业人员的健康损害，更加环保，高效。并且采用浸涂施工，使得抗菌、防水型涂料在短时间内像水一样浸润到多孔弹性材料的每个孔洞内，从而有效的隔离水分，并赋予多孔弹性材料优质的穿戴体验并满足它的实用性能。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的水接触角度示意图；

图2是本发明优选实施例2的水接触角度示意图；

图3是本发明优选实施例3的水接触角度示意图；

图4是本发明优选实施例1的涂层疏水性演示图；以及

图5是本发明对比例2的涂层疏水性演示图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例1的水接触角度示意图；图2是本发明优选实施例2的水接触角度示意图；图3是本发明优选实施例3的水接触角度示意图；图4是本发明优选实施例1的涂层疏水性演示图；图5是本发明对比例2的涂层疏水性演示图。

本实施例的抗菌、防水型涂料，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份～50份、银离子抗菌剂1.5份～3份、含氢硅油4份～12、硅氧烷偶联剂0.5份～2份、抑制剂0.5份～3份、气相二氧化硅凝胶3份～5份、白炭黑3份～5份、过渡金属催化剂2份～5份、有机溶剂60份～150份。

本发明的抗菌、防水型涂料，以甲基乙烯基有机硅树脂和含氢硅油为主体树脂，银离子为抗菌剂，气相二氧化硅凝胶和白炭黑为补强剂和填充料，硅氧烷偶联剂作为润湿分散剂，改善填料的分散性和涂料的贮存稳定性。通过对各组分相互搭配，将抗菌、防水型涂料的浸涂粘度调整到与水的粘度接近，使得抗菌、防水型涂料可以在短时间内像水一样浸润到多孔弹性材料的每个孔洞部分，再通过烘烤将抗菌、防水型涂料中的溶剂挥发，剩下的有机硅小分子树脂可以充分的包覆附着多孔弹性材料的各个区域，从而利用甲基乙烯基有机硅树脂良好的触感，解决了其他成分在烘烤固化后影响多孔弹性材料本身的触感的弊端。并且，以甲基乙烯基有机硅树脂和含氢硅油为主体树脂，使得涂料体系本身具备良好的疏水性，涂料体系体系中的气相二氧化硅凝胶和白炭黑带有一定的疏水基团，使得抗菌、防水型涂料具备更接近人体皮肤的穿戴体验和疏水防水效果，加之抗菌、防水型涂料中添加了高效银离子抗菌剂确保产品在长期使用过程中具有抗菌、抑菌效果。

本实施例中，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份～40份、银离子抗菌剂1.5份～2份、含氢硅油4份～10、硅氧烷偶联剂0.5份～1份、抑制剂0.5份～1.5份、气相二氧化硅凝胶3份～5份、白炭黑3份～5份、过渡金属催化剂2份～5份、有机溶剂90份～140份。

本实施例中，包括以重量份计的以下各组分：甲基乙烯基有机硅树脂为20份份、银离子抗菌剂1.5份、含氢硅油5份、硅氧烷偶联剂0.5份、抑制剂0.5份、气相二氧化硅凝胶4份、白炭黑3份、过渡金属催化剂2份、有机溶剂105份。

本实施例中，甲基乙烯基有机硅树脂的分子量为3万～5万。甲基乙烯基有机硅树脂的乙烯基质量含量为0.05％～0.15％。抗菌、防水型涂料在多孔弹性材料表面形成湿膜后，再进行烘烤处理后，使得剩下的有机硅小分子可以充分的包覆到多孔弹性材料的各个区域。甲基乙烯基有机硅树脂在常规的涂料，为在塑料基材上进行涂覆，并形成附着力、耐磨性优异的漆膜，且漆膜具有一定的张力，需要满足较大的粘度，也即采用高分子量的甲基乙烯基有机硅树脂，将其组合后可提高漆膜自身的机械强度、粘接强度、耐腐蚀、耐候和抗老化性能。然而，本发明的甲基乙烯基有机硅树脂的分子量为3万～5万，才能进入多孔弹性材料的孔洞内，以进一步包覆到多孔弹性材料的各个区域。并且，上述小分子量的甲基乙烯基有机硅树脂复配获得的抗菌、防水型涂料的粘度与水的粘度接近，才能实现浸涂施工，这与常规涂料选用大分子量树脂和高粘度的涂料相反，因为常规涂料需要选择大分子量树脂，以获得高粘度的涂料体系，从而在基材表面形成附着能力强、耐磨的涂层，此处也是与常规涂料的主要区别。甲基乙烯基有机硅树脂的乙烯基含量为0.05％～0.15％，能保证在90℃～100℃条件下固化完全，同时拥有优异柔软的触感、附着力效果。

本实施例中，抗菌、防水型涂料的粘度为8.2s/25℃～8.5s/25℃。和/或，气相二氧化硅凝胶的粒径为≤2μm。和/或，白炭黑的粒径为≤2μm。气相二氧化硅凝胶和白炭黑带有一定的疏水基团，使得抗菌、防水型涂料具有一定的疏水性，使得抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面，形成的涂层具有疏水、防水效果。通过对抗菌、防水型涂料体液的调整，将抗菌、防水型涂料的浸涂粘度调整到(盐田2#杯)8.2s/25℃～8.5s/25℃，与水的粘度接近(水的粘度为：盐田2#杯7.8s/25℃～8s/25℃)，以实现浸涂施工。

本实施例中，过渡金属催化剂为pt络合物，其用量为2000ppm～2500ppm。和/或，含氢硅油的含氢量为1％～2％。和/或，有机溶剂采用乙酸丁酯和正庚烷的混合溶液。pt络合物作为过渡金属催化剂可显著促进甲基乙烯基有机硅树脂和含氢硅油的氢加成反应速度和交联程度，降低反应温度，且有效抑制交联反应过程中的副反应，避免黑色物质生成，克服了其他类型过渡金属催化剂使用中产品容易出现发黄或变黑现象。由于过渡金属催化剂活性高，为防止抗菌、防水型涂料组合物在常温下的交联反应，需加入抑制剂，使涂料在常温下不产生交联反应，从而大大延长涂料的存储寿命；而随着温度升高，抑制剂失效，过渡金属催化剂活性解封，达到高效的热催化效果。抑制剂可以采用对氢硅加成反应具有低温抑制作用的物质，例如甲基戊炔醇。上述含氢硅油能在过渡金属催化剂作用下与甲基乙烯基有机硅树脂发生自由基加成反应而形成网络交联结构，上述有机溶剂采用乙酸丁酯和正庚烷的混合溶液。

上述硅烷偶联剂用于改善颜填料的润湿性、分散性和贮存稳定性，其吸附在颜填料表面，产生电荷斥力或空间位阻，防止颜填料产生絮凝、沉降，从而使分散体系处于稳定的悬浮状态，达到良好的润湿分散效果，提高涂料的储存稳定性。

根据本发明的另一方面，还提供了一种包括上述抗菌、防水型涂料的制备方法，包括以下步骤：将甲基乙烯基有机硅树脂、含氢硅油、抑制剂、硅氧烷偶联剂和部分有机溶剂混合，分散均匀，依次加入气相二氧化硅凝胶、银离子抗菌剂和白炭黑并分散，获得混合液a，将混合液研磨至充分融合，再加入剩余有机溶剂并分散，获得混合液b；将过渡金属催化剂加入到混合液b，混合均匀，获得抗菌、防水型涂料。本发明的抗菌、防水型涂料的制备方法，获得具有抗菌、超柔软、防吸水有机硅型涂料，采用浸涂的施工方法减少传统涂料喷涂工艺带来对大气的污染和从业人员的健康损害，更加环保，高效。并且采用浸涂施工，使得抗菌、防水型涂料在短时间内像水一样浸润到多孔弹性材料的每个孔洞内，从而有效的隔离水分，并赋予多孔弹性材料优质的穿戴体验并满足它的实用性能。

本实施例中，研磨采用三辊设备进行研磨。加入剩余有机溶剂并分散，分散后的细度≤5μm。通常情况下，分子量较小的甲基乙烯基有机硅树脂与银离子抗菌剂互不相容，难以形成稳定的分散体系，因此，通过研磨处理，利用三辊机的高剪切力，将2μm～3μm的银离子抗菌剂和甲基乙烯基有机硅树脂融合，通过4～5次的研磨，使得银离子抗菌剂被分子量较小的甲基乙烯基有机硅树脂包覆，使得银离子抗菌剂不容易析出，通过物理剪切确保涂料体系充分融合，保证抗菌、防水型涂料稳定性。再进一步分散，获得细度≤5μm的混合液b。

根据本发明的另一方面，还提供了一种包括上述抗菌、防水型涂料的应用，将抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面。上述抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面，其应用简单易控，并有效的降低了涂料中voc含量，使得抗菌、防水型涂料在施工过程中无污染、无伤害，极大的改善了施工环境，适应于现代化大规模生产。

本实施例中，在抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面形成湿膜后，再进行烘烤处理。湿膜厚度为20μm～25μm。浸涂的时间为1.5min～1.8min。上述抗菌、防水型涂料浸涂在多孔弹性材料表面并形成厚度为20μm～25μm的湿膜，在烘烤处理后，溶剂挥发，剩下的有机硅小分子可以充分的包覆到多孔弹性材料的各个区域，并在多孔弹性材料的表面形成触感良好的涂层，更接近人体皮肤的穿戴体验和疏水防水效果。

本实施例中，烘烤的温度为90℃～100℃，烘烤的时间为50min～70min。上述烘烤的温度为90℃～100℃，烘烤的时间为50min～70min，使得抗菌、防水型涂料中的溶剂充分挥发，并防止多孔弹性材料在高温下变性。优选地，多孔弹性材料包括发泡聚丙乙烯(eps)、发泡聚丙烯(epp)、珍珠棉(epe)、木纤维素纤维中的本实施例的。

实施例

甲基乙烯基有机硅树脂为日本迈图的68083-19-2、63148-61-8；

含氢硅油为日本信越的kr-271、kr-5235；

pt络合物为日本信越的cat-pl-56；

抑制剂为甲基戊炔醇，购自日本迈图；

硅烷偶联剂为日本信越kmb-403；

银离子抗菌剂为郎亿公司的b101；

白炭黑为德国瓦克公司的h15；

其他为市销。

实施例1～3

实施例1～3的抗菌、防水型涂料，包括以重量份计的以下各组分，列于表1中。

表1实施例1～3的抗菌、防水型涂料的各组分含量

按重量份称取原料，先通过搅拌机以800r/min转速将甲基乙烯基有机硅、含氢硅油、甲基戊炔醇、硅氧烷偶联剂依次加入总重量60％的乙酸丁酯和正庚烷的混合液中，缓慢分散20min，然后逐步加入气相二氧化硅凝胶、银离子抗菌剂、白炭黑并分散，获得混合液a，将混合液a采用专用的三辊设备进行4次研磨，使其各组分充分融合，再加入剩余的乙酸丁酯和正庚烷；提升分散速度至1500r/min分散30min，获得细度＜5μm的混合液b；将pt络合物加入到混合液b，以300r/min转速搅拌5min，获得抗菌、防水型涂料。上述实施例1、2和3的抗菌、防水型涂料的粘度为8.2s/25℃～8.5s/25℃。

对比例1

甲基乙烯基有机硅树脂为70份、银离子抗菌剂1.5份、含氢硅油10份、硅氧烷偶联剂0.5份、甲基戊炔醇0.5份、气相二氧化硅凝胶4份、白炭黑15份、pt络合物2份、乙酸丁酯20份、正庚烷53份。

其制备方法与实施例1相同，获得涂料。

对比例2

甲基乙烯基有机硅树脂为50份、银离子抗菌剂1.5份、含氢硅油7份、硅氧烷偶联剂0.5份、甲基戊炔醇0.5份、气相二氧化硅凝胶4份、白炭黑4份、pt络合物2份、乙酸丁酯30份、正庚烷77份，甲基乙烯基有机硅树脂的分子量为30万，获得涂料。

其制备方法与实施例1相同，获得涂料。

对实施例1～3的抗菌、防水型涂料和对比例1和2的涂料，分别浸涂eps材料制备的海绵产品，浸涂的时间为1.5min，在海绵表面形成厚度为20μm的湿膜，再进行烘烤处理，烘烤的温度为95℃，烘烤的时间为60min，以在海绵表面形成涂层，进行性能测试。

附着力：按gb9286-1998标准测试。

水煮测试：85水℃浸泡120min，观察涂层表面情况和测试附着力。

氙灯老化测试：紫外光波长420nm，光强度0.80w/m²条件下保存一定时间后，涂层表面无异常且附着力≧5b。

冷热冲击测试：-40℃保存12小时后，再80℃保存12小时为一个循环，共计10个循环，观察涂层表面情况和测试附着力。

盐雾测试：中性盐雾连续喷洒一定时间后，观察涂层表面情况和测试附着力。

抑菌测试：按iso20743-2007标准测试。

表2实施例1～3、对比例1和2的性能测试结果

防吸水测试

将具有涂层的海绵产品用精密电子天平秤出原始重量，再将海绵产品放置在水深2mm的玻璃器皿中，其上面负重450g放置10mins称重并记录，然后再按上述方法放入水中放置5s称重记录，如此重复19次记录最终产品重量，并算出吸水量，其吸水量不超过原始重量的50％视为合格。

表3防吸水测试结果

由以上结果可知，本发明的抗菌、防水型涂料具备优异的附着力、耐腐蚀性、抑菌及抗uv老化性能。如图1、2和3所示，实施例1、2和3的涂层表面的水接触角度分别为121°、119°、115°，对比例1和2的涂层表面的水接触角度分别为95°、105°，如图4和5所示，本发明的抗菌、防水型涂料的涂层包覆海绵产品并具有疏水性，水分不容易润湿海绵产品，因此海绵产品具有较好的防水效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。