专利名称：紫外光固化纳米抗菌木器漆及其制备方法
技术领域：
本发明属于紫外光固化木器漆技术领域，具体涉及一种紫外光固化纳米木器漆及其制备方法。
背景技术：
紫外光固化涂料是20世纪60年代开发的一种环保节能型涂料，它具有无或低挥发性有机化合物(VOC)排放、节省能源(能耗仅为热固化粉末涂料的1/5～1/10)、固化速度快(0.1～10s)、适合流水线生产、固化温度低、适合涂覆热敏集材等优点。随着国家环保法规的日趋完善，减少涂料中挥发性有机化合物的使用已经成为必然的趋势，而紫外光固化技术正是解决这一问题的有效措施之一。40年来，随着光固化技术的迅速发展，紫外光固化涂料已广泛应用于化工、机械、电子、轻工、通讯等领域，在木材、金属、塑料、纸张、皮革上也得到大量应用。
纳米材料作为一种新型的无机填料，由于其特殊结构，导致纳米粒子具有异常的特性，如表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、量子效应、界面效应以及有关光、电、磁特性等。纳米材料在涂料中的应用能有效地改善和提高涂料的性能，而其中的纳米抗菌材料不仅可以改善涂料的性能，同时还使涂料具有杀菌的功效。目前关于纳米材料尤其是无机纳米抗菌材料与紫外光固化涂料相结合的产品还没有相关报道。
紫外光固化木器漆(也即紫外光固化木器涂料)主要用于竹木家具、地板等木器的表面涂装。用于地板的涂料对耐磨性有较高的要求，目前多采用往其中加入无机耐磨粉的办法来提高其耐磨性，但难以均匀分散到涂料中从而难达到较好的效果。而且由于木器长期裸露在空气中，即使在其表面涂覆一层木器漆，但是时间久了还是会在其表面滋生细菌和微生物等，从而影响环境的卫生甚至危害人体的健康。
中国专利申请200410038047.3公开了一种“密度板材表面涂覆层的紫外光固化耐磨漆”，该种漆采用重量百分比为5％～50％的多官能团丙烯酸酯改性氨基树脂或多官能团甲基丙烯酸酯改性氨基树脂、5％～50％的多官能团聚氨酯丙烯酸酯或多官能团聚氨酯甲基丙烯酸酯、5％～50％的环氧丙烯酸酯或环氧甲基丙烯酸酯、10％～50％的三官能团丙烯酸酯或三官能团甲基丙烯酸酯、1％～10％的光引发剂、1％～15％的无机耐磨粉、以及其他助剂制成，该种漆同样存在上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨性好且具有长效抗菌功能的紫外光固化纳米抗菌木器漆及其制备方法。
实现本发明目的中的提供一种紫外光固化纳米抗菌木器漆的技术方案是本发明的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其组分包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀释剂、无机纳米抗菌剂、无机纳米填料和光引发剂，以重量计各组分的份数是环氧丙烯酸酯10～60份；聚氨酯丙烯酸酯10～60份；稀释剂10～60份；无机纳米抗菌剂1～10份；无机纳米填料1～10份；光引发剂1～5份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯、溴化双酚A环氧丙烯酸酯、多元醇改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种或三种或四种。上述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或两种。
上述稀释剂为单官能团稀释剂、或双官能团稀释剂、或三官能团稀释剂、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物；其中的单官能团稀释剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、或N-乙烯吡烷酮；双官能团稀释剂为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；三官能团稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
上述无机纳米抗菌剂为载银无机纳米抗菌剂、载锌无机纳米抗菌剂中的一种或两种。上述无机纳米填料为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、锐钛型纳米二氧化钛中的一种或两种或三种。上述光引发剂为二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基苯酮中的一种或两种或三种。
本发明的木器漆还具有分散剂和流平剂；以重量计的分散剂为0.3～0.5份，以重量计的流平剂为0.1～0.3份。
对于上述紫外光固化纳米抗菌木器漆，其制备方法具有以下步骤①将上述液态的稀释剂加至搅拌罐中，然后往搅拌罐中加入上述粉状的无机纳米抗菌剂和上述无机纳米填料，并在温度为5℃～50℃、搅拌速度为3000～6000转/分钟的条件下使其在稀释剂中分散均匀；②往步骤①得到的分散后的混合物料中加入上述液态的环氧丙烯酸酯和上述聚氨酯丙烯酸酯，在温度为5～50℃、搅拌速度为500～1000转/分钟的条件下混合均匀；③向步骤②得到的物料中加入上述光引发剂，在温度为5℃～50℃、搅拌速度为500～1000转/分钟的条件下混合均匀后过滤即得成品。
本发明具有积极的效果(1)本发明的木器漆符合化工行业标准《紫外光固化木器漆》(HG/T3655-1999)的相关要求，无毒，不会对人体造成危害。(2)本发明的木器漆的填料为纳米填料，其它成分或者是液态物料，或者是粒径也为纳米级的分散状态的物料，故整个涂料在使用时其体系中的颗粒的粒径都比较小，因此施工性能较好，对各种基材均具有优良的附着力，而且粒径较小的纳米填料能非常均匀的分散到涂料中，固化后的机械强度增强，耐磨性得到很大的提高，按国家标准检测在本发明涂料的一个实施例中其附着力为(划格法)1级、摆杆硬度为0.83、耐磨性为(750g/50r)0.013g、耐干热性为(90±2℃)1级。(3)本发明的木器漆加入了无机纳米抗菌剂，因而可以抑制细菌和微生物的生长繁殖，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率≥99％，同时因为本发明的紫外光固化纳米抗菌粉体被固化在干膜中，故可起到长期有效的抗菌作用。(4)本发明的木器漆便于工业化生产，将物料混合时，只要环境温度在5℃～50℃，即无需对体系进行温度调节的操作。(5)因为本发明的木器漆用于竹木家具、木地板对各种基材均具有的优良的附着力，并且在生产和施工过程中对环境均无污染，故属于绿色环保产品。
具体实施例方式
(实施例1)本实施例的紫外光固化纳米抗菌木器漆的组分如下作为环氧丙烯酸酯的双酚A环氧丙烯酸酯；作为聚氨酯丙烯酸酯的芳香族聚氨酯丙烯酸酯SM6201；作为稀释剂的丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)；作为无机纳米抗菌剂的载银无机纳米抗菌剂；作为无机纳米填料的纳米氧化锌和纳米二氧化硅；作为光引发剂的2-羟基-2甲基1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)；作为分散剂的EFKA4010分散剂；作为流平剂的德谦837流平剂。
各组分具体重量份数为双酚A环氧丙烯酸酯40份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯15份、丙烯酸丁酯10份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)5份、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)20份、载银无机纳米抗菌剂1份、纳米氧化锌4份、纳米二氧化硅3份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)2份、EFKA4010分散剂0.3份、德谦837流平剂0.1份。
上述重量配比的紫外光固化纳米抗菌木器漆的制备方法的步骤为①将液态的稀释剂丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和液态的EFKA4010分散剂以及液态的德谦837流平剂加至搅拌罐中，然后往搅拌罐中加入粉状的纳米氧化锌、纳米二氧化硅和载银无机纳米抗菌剂，并在温度为环境温度15℃、搅拌速度为4500转/分钟(在其它实施例中搅拌速度可以是3000转/分钟、或6000转/分钟等)的条件下使粉状物料在稀释剂中分散均匀。
②往步骤①得到的分散后的混合物料中加入液态的双酚A环氧丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯SM6201，在环境温度为15℃、搅拌速度为700转/分钟(在其它实施例中搅拌速度可以是500转/分钟、或1000转/分钟等)的条件下混合均匀。
③向步骤②得到的物料中加入光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)，在环境温度为15℃、搅拌速度为700转/分钟(在其它实施例中搅拌速度可以是500转/分钟、或1000转/分钟等)的条件下混合均匀后过滤即得成品。
上述成品使用时可采用刷涂、喷涂、淋涂等方法施工，按国家标准检测本发明涂料的附着力(划格法)1级、摆杆硬度0.83、耐磨性(750g/50r)0.013g、耐干热性(90±2℃)1级；对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率99.3％。
(实施例2至实施例48)实施例2至实施例48的紫外光固化纳米抗菌木器漆的制备方法与实施例1基本相同，其各组份及相应的重量配比(以重量份数表示)的数值见表1至表8，附着力、摆杆硬度、耐磨性、耐干热性以及对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率等性能测试的具体数据见表1至表8(表中符号“/”表示无)。
其中实施例6、10、11中无分散剂以及流平剂，与有分散剂以及流平剂的相应实施例相比，耐磨性稍逊，但有关指标仍符合有关国家标准。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
权利要求
1.一种紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于其组分包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀释剂、无机纳米抗菌剂、无机纳米填料和光引发剂，以重量计各组分的份数是环氧丙烯酸酯10～60份，聚氨酯丙烯酸酯10～60份，稀释剂10～60份，无机纳米抗菌剂1～10份，无机纳米填料1～10份，光引发剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯、溴化双酚A环氧丙烯酸酯、多元醇改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种或三种或四种。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于所述稀释剂为单官能团稀释剂、或双官能团稀释剂、或三官能团稀释剂、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物；其中的单官能团稀释剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、或N-乙烯吡烷酮；双官能团稀释剂为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；三官能团稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于无机纳米抗菌剂为载银无机纳米抗菌剂、载锌无机纳米抗菌剂中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于无机纳米填料为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、锐钛型纳米二氧化钛中的一种或两种或三种。
7.根据权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆，其特征在于光引发剂为二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基苯酮中的一种或两种或三种。
8.由权利要求1所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆的制备方法，具有以下步骤①将液态的稀释剂加至搅拌罐中，然后往搅拌罐中加入粉状的无机纳米抗菌剂和无机纳米填料，并在温度为5℃～50℃、搅拌速度为3000～6000转/分钟的条件下使粉状物料在稀释剂中分散均匀；②往步骤①得到的分散后的混合物料中加入液态的环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯，在温度为5～50℃、搅拌速度为500～1000转/分钟的条件下混合均匀；③向步骤②得到的物料中加入光引发剂，在温度为5～50℃、搅拌速度为500～1000转/分钟的条件下混合均匀后过滤即得成品。
9.根据权利要求8所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆的制备方法，其特征在于步骤①中的稀释剂为单官能团稀释剂、或双官能团稀释剂、或三官能团稀释剂、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物、或单官能团稀释剂和双官能团稀释剂和三官能团稀释剂的混合物；步骤①中的无机纳米抗菌剂为载银无机纳米抗菌剂、载锌无机纳米抗菌剂中的一种或两种；步骤①中的无机纳米填料为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、锐钛型纳米二氧化钛中的一种或两种或三种；步骤②中的环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯、溴化双酚A环氧丙烯酸酯、多元醇改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种或三种或四种；步骤②中的聚氨酯丙烯酸酯为芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或两种；步骤③中的光引发剂为二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基苯酮中的一种或两种或三种。
10.根据权利要求9所述的紫外光固化纳米抗菌木器漆的制备方法，其特征在于步骤①中的单官能团稀释剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、或N-乙烯吡烷酮；步骤①中的双官能团稀释剂为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；步骤①中的三官能团稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
全文摘要
本发明公开了一种紫外光固化纳米抗菌木器漆及其制备方法。这种紫外光固化纳米抗菌木器漆包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀释剂、无机纳米抗菌剂、无机纳米填料和光引发剂。其制备方法为，往稀释剂中加入无机纳米抗菌剂和无机纳米填料，并搅拌分散均匀，然后加入环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯以及光引发剂混合均匀制成。由于该木器漆加入了无机纳米抗菌剂，因而可以抑制细菌和微生物的生长繁殖，可起到长期有效的抗菌作用。
文档编号C09D5/14GK1927971SQ20061015218
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者刘红波, 李荣先, 缪国元, 薛亚波 申请人:深圳清华大学研究院, 江苏晨光涂料有限公司