一种绿色环保抗菌涂料的制作方法
【专利摘要】发明公开了一种绿色环保抗菌涂料，由以下成分制成：丙烯酸丁酯、聚乙二醇、甲基丙烯酸甲酯、复配乳化剂、纳米氧化铝、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、汉麻纤维、邻苯二甲酸二甲酯、改性聚乙烯醇、活性稀释剂、消泡剂、去离子水。本发明涂料绿色无污染，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏冷脆性，具有表面强度高、优良的耐腐蚀性，优异的耐污染性能以及良好的附着性、润滑性，硬度高，固化速度快、成本低、附着好和耐溶剂性优异，这些性能主要是通过本发明中合理的配方和正确的制备工艺获得的。在相同条件下使用，本发明涂料形成的涂层的寿命比一般水性丙烯酸酯涂料形成涂层的寿命要高72%。
【专利说明】
一种绿色环保抗菌涂料
技术领域
[0001 ]本发明涉及化工领域，特别是涉及一种绿色环保抗菌涂料。
【背景技术】
[0002] 随着化工原材料价格的逐日增长，溶剂型涂料的价格成为制约其广泛应用的关 键。相比溶剂型涂料，水性涂料由于其大大降低了有机溶剂的使用量，得到了研究者越来越 多的关注。然而，在制作水性涂料的过程中往往面临原材料不容易溶解，硬度低，干燥慢，涂 料光泽不好等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种绿色环保抗菌涂料，通过以下技术方案实现： 一种绿色环保抗菌涂料，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、聚乙二醇25、甲 基丙烯酸甲酯55、复配乳化剂2、纳米氧化铝1、改性甲基丙烯酸55、硅铝酸钠0.5、汉麻纤维 0.5、邻苯二甲酸二甲酯4、改性聚乙烯醇8、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100; 所述改性聚乙烯醇按重量份计由以下成分制成：聚乙烯醇60、硼酸锌1、环氧树脂2、松 脂1、碳酸乙烯酯1、去离子水10; 所述改性聚乙烯醇的制备方法为： ① 将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌 10分钟； ② 向①中添加聚乙烯醇，将温度调节到72°C，以120r/min速度搅拌10分钟； ③ 向②中添加碳酸乙烯酯，将温度调节到28 °C，在1.024MPa压力下，以180r/miη速度搅 拌1小时后，自然冷却至室温，即可； 所述汉麻纤维与纳米氧化铝经过共混处理:将汉麻纤维与纳米氧化铝混合均匀后，添 加到质量浓度为3.52%的硬脂酸溶液中，加热至38°(：，以10(^/1^11速度搅拌15分钟后，将温 度调节至68°C，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌 30分钟后，过滤，干燥，即可； 所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成:活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘 油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1;其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯 酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12°C下进行预混合后，添 加到反应釜中，将温度缓慢升高至48°C，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高 至62°C，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟 后，即可； 所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成:马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二 烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2;其制备方法为:将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺 酸钠、醋酸乙烯酯在8_10°C下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32°C，以 100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60°C，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温 室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可； 所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成； 所述改性聚乙烯醇制备方法为：向聚乙烯醇中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将 混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可； 所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按100:1的质量比例制成，将水性丙烯 酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117°C，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室 温，即可;所述改性剂按重量份计由以下成分制成:二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨 基硅油2;其制备方法为:将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜 中在1.0-1.21〇^的压力、60-62°(：下，以45(^/1^11速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅 拌持续时间为6分钟。
[0004] -种绿色环保抗菌涂料的制作方法，包括： 1) 将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水 进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80°C时，添加经过甲基 丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时； 2) 在快速分散机中添加1)中的所得原料，15分钟后，再添加改性聚乙烯醇、活性稀释 剂，将温度调节到42°C，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48 °C，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加汉麻纤维和纳米氧化铝共混物，将温度调节到 52°C，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即 可。
[0005] 常用水性丙烯酸酯涂料存在硬度大、耐溶剂性能差和热黏冷脆的问题，本发明探 讨了本发明中的各原材料对温度的敏感性，固化膜的热性能、表面形貌及物理机械性能;通 过添加本发明配置的活性稀释剂，能够使得反应热降低，涂料保存期延长，有利于加快涂料 的固化，提高其力学强度。研究了添加不同用量活性稀释剂对涂料体系的粘度、储存稳定 性、固化物力学性能以及固化速度的都有不同的影响，结果表明：随着本发明活性稀释剂添 加量的增大，体系的粘度显著降低，冲击强度明显提高，介质损耗呈上升趋势，储存稳定性 逐渐降低，固化速度降低，当本发明活性稀释剂的添加量为10份时，涂料各方面综合性能达 到最佳。
[0006] 本发明通过大量实验研究制备的改性甲基丙烯酸，配合丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸 甲酯的协同作用，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏 冷脆性，并且能够有提高涂料的固化速度，具有良好的储存稳定性，通过配合添加聚乙二醇 和改性聚乙烯醇的协同作用，能够使得本发明涂料形成的涂层固化时间降低55%，并且，本 发明涂料形成的涂层的收缩率降低为普通水性丙烯酸酯涂料形成涂层的收缩率的五分之 一，可提高涂层涂层附着力，使得涂层与基体结合更加的紧密，提高其氧阻隔性，再配合本 发明中添加的硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯的协同作用使得本发明涂料形成的涂层的附着 力和韧性分别提高了36%与45%。
[0007] 本发明通过大量实验研究制备的复配乳化剂，能够提高涂料的化学稳定性及贮存 稳定性，使得涂料长时间保存下，不会发生沉淀，极大的提高了涂料的经济效益，避免了大 量生产导致长期储存失效的浪费。
[0008] 通过对汉麻纤维与纳米氧化铝经过共混处理，能够提高涂料的抗菌性和粘接强 度，经过大量实验证明，本发明涂料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的生长有着良好的 抑制作用，抑菌率均可达92%以上，但是汉麻纤维的添加过多的话，就会反而降低涂料的粘 接强度，通过大量实验研究，本发明找到汉麻纤维与纳米氧化铝的最佳添加量，从而使得涂 料不仅具有高抗菌性，还能一定程度上增强粘接强度。
[0009]本发明的有益效果是:本发明涂料绿色无污染，能够降低常用水性丙烯酸酯涂料 的硬度，提高其耐溶剂性能和降低热黏冷脆性，具有表面强度高、优良的耐腐蚀性，优异的 耐污染性能以及良好的附着性、润滑性，硬度高、耐划伤、耐盐雾、耐酸碱、光泽度高，固化速 度快、成本低、附着好和耐溶剂性优异，这些性能主要是通过本发明中合理的配方和正确的 制备工艺获得的，通过对汉麻纤维与纳米氧化铝经过共混处理，能够提高涂料的抗菌性和 粘接强度，经过大量实验证明，本发明涂料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的生长有着 良好的抑制作用，抑菌率均可达92%以上。在相同条件下使用，本发明涂料形成的涂层的寿 命比一般水性丙烯酸酯涂料形成涂层的寿命要高75%。
【具体实施方式】
[0010] 一种绿色环保抗菌涂料，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、聚乙二醇 25、甲基丙烯酸甲酯55、复配乳化剂2、纳米氧化铝1、改性甲基丙烯酸55、硅铝酸钠0.5、汉麻 纤维0.5、邻苯二甲酸二甲酯4、改性聚乙烯醇8、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100; 所述改性聚乙烯醇的制备方法为： ① 将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌 10分钟； ② 向①中添加聚乙烯醇，将温度调节到72°C，以120r/min速度搅拌10分钟； ③ 向②中添加碳酸乙烯酯，将温度调节到28 °C，在1.024MPa压力下，以180r/miη速度搅 拌1小时后，自然冷却至室温，即可； 所述汉麻纤维与纳米氧化铝经过共混处理:将汉麻纤维与纳米氧化铝混合均匀后，添 加到质量浓度为3.52%的硬脂酸溶液中，加热至38°(：，以10(^/1^11速度搅拌15分钟后，将温 度调节至68°C，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌 30分钟后，过滤，干燥，即可； 所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成:活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘 油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1;其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯 酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12°C下进行预混合后，添 加到反应釜中，将温度缓慢升高至48°C，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高 至62°C，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟 后，即可； 所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成:马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二 烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2;其制备方法为:将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺 酸钠、醋酸乙烯酯在8_10°C下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32°C，以 100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60°C，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温 室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可； 所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成； 所述改性聚乙烯醇制备方法为：向聚乙烯醇中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将 混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可； 所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按100:1的质量比例制成，将水性丙烯 酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117°C，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室 温，即可;所述改性剂按重量份计由以下成分制成:二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨 基硅油2;其制备方法为:将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜 中在1.0-1.21〇^的压力、60-62°(：下，以45(^/1^11速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅 拌持续时间为6分钟。
[0011] -种绿色环保抗菌涂料的制作方法，包括： 1) 将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水 进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80°C时，添加经过甲基 丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时； 2) 在快速分散机中添加1)中的所得原料，15分钟后，再添加改性聚乙烯醇、活性稀释 剂，将温度调节到42°C，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48 °C，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加汉麻纤维和纳米氧化铝共混物，将温度调节到 52°C，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即 可。
[0012]本发明涂料与对比例涂料性能对比：
表1 对比例1:按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、聚乙二醇25、甲基丙烯酸甲酯 55、复配乳化剂2、纳米氧化铝1、水性甲基丙烯酸40、硅铝酸钠0.5、汉麻纤维0.5、邻苯二甲 酸二甲酯4、改性聚乙烯醇8、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100;除只采用普通甲基丙 烯酸外，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同； 对比例2:按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、聚乙二醇25、甲基丙烯酸甲酯 55、复配乳化剂2、纳米氧化铝8、改性甲基丙烯酸55、硅铝酸钠0.5、汉麻纤维0.5、邻苯二甲 酸二甲酯4、改性聚乙烯醇4、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子水100;只增加纳米氧化铝和 改性聚乙烯醇的量，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同； 对比例3:按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、聚乙二醇25、甲基丙烯酸甲酯 55、复配乳化剂2、纳米氧化铝1、改性甲基丙烯酸55、硅铝酸钠0.5、汉麻纤维0.5、邻苯二甲 酸二甲酯4、改性聚乙烯醇8、活性稀释剂14、消泡剂0.8、去离子水100;只增加活性稀释剂的 量，其它材料处理方法与制备方法与本发明相同。
[0013]通过表1可以看出，采用本发明改性甲基丙烯酸与普通水性丙烯酸酯制备的涂料 性能差异较大，增加本发明中纳米氧化铝与改性聚乙烯醇的量也会降低涂料的性能，增加 活性稀释剂同样会降低涂料的性能。
【主权项】
1. 一种绿色环保抗菌涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：丙烯酸丁酯55、 聚乙二醇25、甲基丙烯酸甲酯55、复配乳化剂2、纳米氧化铝1、改性甲基丙烯酸55、硅铝酸钠 0.5、汉麻纤维0.5、邻苯二甲酸二甲酯4、改性聚乙烯醇8、活性稀释剂10、消泡剂0.8、去离子 水 100; 所述改性聚乙烯醇按重量份计由以下成分制成：聚乙烯醇60、硼酸锌1、环氧树脂2、松 脂1、碳酸乙烯酯1、去离子水10;所述改性聚乙烯醇的制备方法为： ① 将去离子水加热至沸腾，然后依次添加硼酸锌、环氧树脂、松脂，以65r/min速度搅拌 10分钟； ② 向①中添加聚乙烯醇，将温度调节到72°C，以120r/min速度搅拌10分钟； ③ 向②中添加碳酸乙烯酯，将温度调节到28°C，在1.024MPa压力下，以180r/min速度搅 拌1小时后，自然冷却至室温，即可； 所述汉麻纤维与纳米氧化铝经过共混处理：将汉麻纤维与纳米氧化铝混合均匀后，添 加到质量浓度为3.52%的硬脂酸溶液中，加热至38°(：，以10(^/1^11速度搅拌15分钟后，将温 度调节至68°C，以120r/min速度搅拌15分钟后，自然冷却至室温，以90r/min速度室温搅拌 30分钟后，过滤，干燥，即可； 所述活性稀释剂按重量份计由以下成分制成:活性聚硅氧烷10、丙烯酸12、苄基缩水甘 油醚8、辛二酸1、三丙二醇二丙烯酸酯3、烯丙基甲酚1;其制备方法为将活性聚硅氧烷、丙烯 酸、苄基缩水甘油醚、辛二酸、三丙二醇二丙烯酸酯、烯丙基甲酚在12°C下进行预混合后，添 加到反应釜中，将温度缓慢升高至48°C，以100r/min速度搅拌，保持10分钟后，将温度升高 至62°C，以850r/min速度搅拌30分钟，再将温度降低至室温，以250r/min速度搅拌10分钟 后，即可； 所述复配乳化剂按重量份计由以下成分制成：马来酸酐单酯硫酸钠4、丙二醇酯3、十二 烷基磺酸钠1、醋酸乙烯酯2;其制备方法为:将马来酸酐单酯硫酸钠、丙二醇酯、十二烷基磺 酸钠、醋酸乙烯酯在8_10°C下均匀混合后，添加到反应釜中，然后将温度调节到32°C，以 100r/min速度搅拌10分钟，再将温度调节到60°C，以900r/min速度搅拌30分钟后，冷却至温 室后，以320r/mi速度搅拌10分钟，静置4小时，即可； 所述消泡剂为有机硅消泡剂与聚醚消泡剂按3:1质量比例复配而成； 所述改性聚乙烯醇制备方法为：向聚乙烯醇中添加其质量1%的高岭土，混合均匀后，将 混合物添加到质量浓度为1.58%的丙三醇溶液中，然后进行研磨45分钟，过滤，干燥，即可； 所述改性甲基丙烯酸由水性丙烯酸酯和改性剂按1 〇 〇: 1的质量比例制成，将水性丙烯 酸酯和改性剂进行共混，共混温度为117°C，共混时间25min，转速90r/min，自然冷却至室 温，即可;所述改性剂按重量份计由以下成分制成:二羟甲基丙酸3、纳米二氧化钛1、直链氨 基硅油2;其制备方法为:将二羟甲基丙酸、纳米二氧化钛、直链氨基硅油依次添加到反应釜 中在1.0-1.21〇^的压力、60-62°(：下，以45(^/1^11速度间歇搅拌，间歇时间为2分钟，单次搅 拌持续时间为6分钟。2. 根据权利要求1所述的一种绿色环保抗菌涂料的制作方法，其特征在于，包括： 1)将丙烯酸丁酯、聚乙二醇、改性甲基丙烯酸、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水 进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80°C时，添加经过甲基 丙烯酸甲酯，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时； 2)在快速分散机中添加1)中的所得原料，15分钟后，再添加改性聚乙烯醇、活性稀释 剂，将温度调节到42°C，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48 °C，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加汉麻纤维和纳米氧化铝共混物，将温度调节到 52°C，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即 可。
【文档编号】C09D4/02GK106084949SQ201610428190
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】周艺桃
【申请人】枞阳县新天地高新材料有限公司