一种抗菌粉末涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种抗菌粉末涂料及其制备方法。


背景技术：

2.粉末涂料是一种新型的不含溶剂的固体粉末状涂料，具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点，粉末涂料以其优异的环保特性越来越受到人们的关注，而抗菌涂料的出现和应用大大改善了人们居住的环境质量，减少了微生物及病菌对人类健康的威胁，抗菌粉末涂料是由树脂、固化剂、抗菌剂、颜料、填料和助剂组成的热固性粉末涂料，一般用熔融挤出机混合法制造，用静电粉末涂装法涂装，通过在粉末涂料中添加抗菌剂来实现抗菌功能，是一种具备抑菌和杀菌性能的新型涂料。
3.涂料中添加的抗菌剂主要有天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂，壳聚糖是一类优异的天然抗菌剂，结构中含有氨基和羟基等反应官能团，但是壳聚糖的抗菌性较差，需要大量的壳聚糖才有一定的抗菌性，而大量的壳聚糖引入到涂料中，必然会降低涂料的性能，目前对壳聚糖进行改性以提高其抗菌性的研究已有大量的报道，虽然提高了壳聚糖的抗菌效果，但抗菌时效短，不能达到长久抗菌的效果。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗菌粉末涂料及其制备方法，解决传统的涂料抗菌时效短的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
6.一种抗菌粉末涂料，由以下重量份的原料组成：e51环氧树脂20-25份、nh3307聚酯树脂30-35份、超细硫酸钡15-25份、流平剂1-2份、平滑除气剂1-2份、氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐5-10份。
7.优选的，所述氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备方法，包括如下步骤：
8.(1)将壳聚糖加入到盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
9.(2)将壳聚糖盐酸盐加入到去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2-3，然后加入双氰胺进行反应，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐；
10.(3)将壳聚糖双胍盐加入到异丙醇溶剂中，然后加入戊二醛，进行反应，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥，即得到交联壳聚糖双胍盐；
11.(4)将交联壳聚糖双胍盐分散在氢氧化钠水溶液中，在搅拌状态下滴加氯化镁溶液进行反应，待反应完成后，经陈化，过滤，洗涤，干燥，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
12.优选的，步骤(1)中，壳聚糖与盐酸溶液的质量比为5-10:60-80，盐酸溶液的质量分数为20-30％。
13.优选的，步骤(2)中，壳聚糖盐酸盐与双氰胺的质量比为2-6:1.5-8。
14.优选的，步骤(2)中，反应温度为90-100℃，反应时间为2-3h。
15.优选的，步骤(3)中，所述壳聚糖双胍盐与戊二醛的质量比为1:1-2。
16.优选的，步骤(3)中，反应温度为40-60℃，反应时间为2-3h。
17.优选的，步骤(4)中，所述交联壳聚糖双胍盐、氢氧化钠水溶液和氯化镁溶液的质量比为1:30-50:10-20，所述氢氧化钠水溶液的质量分数为10-30％，所述氯化镁溶液的质量分数为10-20％。
18.优选的，步骤(4)中，搅拌转速为300-400r/min，反应温度为25-50℃，反应时间为0.5-2h。
19.本发明还提供上述抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：将e51环氧树脂、nh3307聚酯树脂、超细硫酸钡、流平剂、平滑除气剂和氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐按重量份投入到混料缸中，进行预混5-10min，然后将预混物进行熔融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800-2000rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
21.(1)本发明提供一种抗菌粉末涂料及其制备方法，抗菌剂氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备首先以壳聚糖为原料，制备得到壳聚糖盐酸盐，再通过壳聚糖盐酸盐与双氰胺进行亲核加成反应，得到壳聚糖双胍盐，为了降低壳聚糖双胍盐的溶解性，使用交联剂戊二醛对壳聚糖双胍盐进行交联，然后在壳聚糖双胍盐的表面包覆一层氢氧化镁，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
22.(2)壳聚糖双胍盐具有良好的抗菌性能，但在紫外光的照射下容易分解，抗菌时效短，本发明在壳聚糖双胍盐的表面包覆一层氢氧化镁，能够有效延缓壳聚糖双胍盐的分解，从而延长抗菌时效；此外，氢氧化镁属于一种无机抗菌剂，长时间暴露在空气中，镁离子会释放出来，壳聚糖双胍盐对镁离子有一定的螯合作用，能够缓解镁离子的释放，进一步延长抗菌时效。
具体实施方式
23.以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
24.需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
25.e51环氧树脂购自山东创赢化工有限公司；
26.nh3307聚酯树脂购自擎天材料科技有限公司；
27.流平剂购自德国德信利化学的pv88；
28.平滑除气剂购自六安捷通达新材料有限公司sa500；
29.本发明所使用的壳聚糖的分子量为200000，脱乙酰度85％。
30.实施例1
31.一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备
33.将10g壳聚糖加入到100g，20wt％盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
34.将10g壳聚糖盐酸盐加入到100ml去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2，然后加入20g双氰胺，在90℃下反应2h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐；
35.将10g壳聚糖双胍盐加入到200ml异丙醇溶剂中，然后加入15g戊二醛，在50℃下反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥，即得到交联壳聚糖双胍盐；
36.将10g交联壳聚糖双胍盐分散在100g，15wt％氢氧化钠水溶液中，在400r/min的转速下滴加20g，10wt％氯化镁溶液，在30℃下反应1h，待反应完成后，经陈化，过滤，洗涤，干燥，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
37.(2)抗菌粉末涂料的制备
38.将20g e51环氧树脂、30g nh3307聚酯树脂、15g超细硫酸钡、1g流平剂pv88、1g平滑除气剂sa500和5g氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐投入到混料缸中，进行预混5min，然后将预混物进行熔融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
39.实施例2
40.一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
41.(1)氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备
42.将10g壳聚糖加入到100g，25wt％盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
43.将10g壳聚糖盐酸盐加入到100ml去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2，然后加入15g双氰胺，在95℃下反应2h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐；
44.将10g壳聚糖双胍盐加入到200ml异丙醇溶剂中，然后加入18g戊二醛，在40℃下反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥，即得到交联壳聚糖双胍盐；
45.将10g交联壳聚糖双胍盐分散在100g，10wt％氢氧化钠水溶液中，在400r/min的转速下滴加25g，10wt％氯化镁溶液，在30℃下反应1h，待反应完成后，经陈化，过滤，洗涤，干燥，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
46.(2)抗菌粉末涂料的制备
47.将22g e51环氧树脂、34g nh3307聚酯树脂、18g超细硫酸钡、1.5g流平剂pv88、1.5g平滑除气剂sa500和7g氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐投入到混料缸中，进行预混5min，然后将预混物进行熔融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
48.实施例3
49.一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
50.(1)氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备
51.将10g壳聚糖加入到100g，25wt％盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
52.将10g壳聚糖盐酸盐加入到100ml去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2，然后加入25g双氰胺，在90℃下反应2h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐；
53.将10g壳聚糖双胍盐加入到200ml异丙醇溶剂中，然后加入12g戊二醛，在40℃下反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥，即得到交联壳聚糖双胍盐；
54.将10g交联壳聚糖双胍盐分散在100g，10wt％氢氧化钠水溶液中，在400r/min的转速下滴加30g，10wt％氯化镁溶液，在30℃下反应1h，待反应完成后，经陈化，过滤，洗涤，干燥，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
55.(2)抗菌粉末涂料的制备
56.将25g e51环氧树脂、32g nh3307聚酯树脂、20g超细硫酸钡、2g流平剂pv88、1.5g平滑除气剂sa500和8g氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐投入到混料缸中，进行预混5min，然后将预混物进行熔融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
57.实施例4
58.一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
59.(1)氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐的制备
60.将10g壳聚糖加入到100g，25wt％盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
61.将10g壳聚糖盐酸盐加入到100ml去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2，然后加入30g双氰胺，在90℃下反应2h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐；
62.将10g壳聚糖双胍盐加入到200ml异丙醇溶剂中，然后加入20g戊二醛，在40℃下反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥，即得到交联壳聚糖双胍盐；
63.将10g交联壳聚糖双胍盐分散在100g，10wt％氢氧化钠水溶液中，在400r/min的转速下滴加30g，15wt％氯化镁溶液，在30℃下反应1h，待反应完成后，经陈化，过滤，洗涤，干燥，即得到氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐。
64.(2)抗菌粉末涂料的制备
65.将20g e51环氧树脂、35g nh3307聚酯树脂、22g超细硫酸钡、1g流平剂pv88、2g平滑除气剂sa500和10g氢氧化镁包覆壳聚糖双胍盐投入到混料缸中，进行预混5min，然后将预混物进行熔融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
66.对比例1
67.一种抗菌粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
68.(1)壳聚糖双胍盐的制备
69.将10g壳聚糖加入到100g，25wt％盐酸溶液中，搅拌溶解，然后加入无水乙醇进行沉淀，搅拌抽滤并烘干，即得到壳聚糖盐酸盐；
70.将10g壳聚糖盐酸盐加入到100ml去离子水中搅拌混合均匀，调节溶液的ph为2，然后加入25g双氰胺，在90℃下反应2h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，干燥，即得到壳聚糖双胍盐。
71.(2)抗菌粉末涂料的制备
72.将25g e51环氧树脂、32g nh3307聚酯树脂、20g超细硫酸钡、2g流平剂pv88、1.5g平滑除气剂sa500和8g壳聚糖双胍盐投入到混料缸中，进行预混5min，然后将预混物进行熔
融挤出，挤出片状物放入球磨机中进行研磨，球磨机的转速为1800rpm，研磨的粗粉通过旋分筛过200目筛，即得到抗菌粉末涂料。
73.将实施例1-4和对比例1所制备的抗菌粉末涂料应用于钢材基体中，然后对钢材基体的抗菌性能进行测试，按hg/t 3950-2007标准进行，测试结果如下表所示：
[0074][0075][0076]
从表中可以看出，本发明所制备的涂料持久抗菌性能好，在使用12个月后，仍然具有良好的抗菌效果，对比例1中壳聚糖双胍盐没有进行氢氧化镁包覆，在使用6个月后，抗菌性能就开始明显降低。
[0077]
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。