本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆及其制备方法。
背景技术：
目前，烤漆被应用在各个领域当中，其目的不仅是为了美化物件表面，而且还是为了防止物件的表面被破坏、腐蚀。传统的烤漆基本上都是油性烘烤涂料，会对人体和环境造成严重的危害。因此，需要研制水性烤漆，并且要求具有较好的力学强度、高附着力、耐老化、耐腐蚀等性能，如果是将烤漆用于食品包装上面，则还需要求烤漆无毒副作用，特别对于一些需要长期贮存，对卫生条件又有要求的，如药品、食品及其它对防霉抗菌要求较高的领域或场所，例如需要在包装表面涂有一种长效环保型防霉抗菌烤漆，则才能满足以上要求。但是现在的烤漆大部分都只能满足一部分性能，难以达到较佳的综合性能。例如，只适合用于五金材料，却不适合用于玻璃、陶瓷底材，或者相反。也有的烤漆产品贮存有效期时间短，附着力弱，不耐高温，易发黄，更大的难题是水性烤漆需高温烘烤，常见的外加防霉剂在高温烘烤后全部或部份失效，在加入无机纳米材料后该问题会更加严重。此外，由于国家对环保的要求越来越高，以及人们的环保意识也越来越强，因此，希望制备的烤漆产品也要符合环保、安全的要求。为了满足行业内对烤漆产品越来越高的要求，亟需开发出一种安全、环保、附着力强、在漆膜高温烘烤后防霉抗菌性能不失效的等综合性能优异的水性烤漆。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆及其制备方法。
本发明采用以下技术方案：
耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
进一步地，由于纳米级产品难以和一般的有机材料或无机材料混溶，单纯的调控纳米材料的粒径只能带来单一方面的好处，但是却要牺牲其它方面的性能。本发明所述纳米二氧化钛的粒径为20～60纳米。在一些实施例中，所述纳米二氧化钛的粒径为30～50纳米；在一些实施例中，所述纳米二氧化钛的粒径为35～45纳米。纳米二氧化钛的粒径太大会导致防霉抗菌效果变差，粒径太小则会难以分散在水性烤漆中。所述纳米二氧化钛的使用可以显著提升产品的防霉抗菌效果，特别是，烤漆产品可以承受在180摄氏度烤60分钟以上而不分解、不变色，传统的防霉抗菌剂在同等的高温和长时间下暴露，会很大部分或全部失效，以及出现严重黄变的现象。
进一步地，所述表面活性润湿剂的hlb(hydrophilic-lipophilicbalance，亲水-亲油平衡)值为9～12。在一些实施例中，所述表面活性润湿剂的hlb值为10～11。例如，所述表面活性润湿剂可以是borchersgen0451，是水油通用产品，属于聚氨酯齐聚物结构，hlb值约11；或者是tegowetkl245，是水油通用产品，属于聚醚硅氧烷共聚物，hlb值约10.5。
进一步优选地，所述表面活性润湿剂与纳米二氧化钛的配比为0.1～0.15：1。所述表面活性润湿剂用来分散和润湿纳米二氧化钛，使得产品保持适用性，并且贮存时间达到36个月以上。
进一步地，所述纳米二氧化钛的用量不宜过多或者过少，优选为5-20份；在一些实施例中，所述纳米二氧化钛的用量为8-15份；在一些实施例中，所述纳米二氧化钛的用量为10-15份。所述纳米二氧化钛的用量偏少会导致防霉抗菌效果较差，偏多会难以和烤漆中的有机树脂混合。纳米二氧化钛的使用，使漆膜避免了加入传统的有毒有害的防霉抗菌剂，同时具有长效的防霉抗菌效果，并且没有毒副作用，使产品可以用于食品级包装，通过美国fda合格认证。
进一步优选地，所述助剂的用量为10-35份；在一些实施例中，所述助剂的用量为10.3-33份。进一步优选地，所述助剂为0.3-3份的分散剂和10-30份的钛白粉。例如，所述分散剂可以是tegodispers655，或者borchigen0451、borchigen1253等等。
进一步优选地，所述部分甲醚化氨基树脂与高甲醚化氨基树脂的配比为1.5～2.5：1，可以使漆膜获得很好的耐化学品性能以及较高的附着力和柔韧性。
进一步优选地，所述部分甲醚化氨基树脂与高甲醚化氨基树脂的配比为2：1，可以使漆膜达到最佳的耐化学品性能以及最佳的附着力和柔韧性。
例如，所述部份甲醚化氨基树脂可以是氰特325、625等；所述高甲醚化氨基树脂可以是氰特303、603等。例如，环氧改性硅烷偶联剂可以是湖北蓝天化工有限公司的336，日本信越化学工业株式会社的605。
本产品具有很好的贮存稳定性，粘度为30-40s(涂2杯)，ph值为7.5-10.0，优选地，ph值为8.0-9.5。
一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆的制备方法，包括以下步骤：按份数称取表面活性润湿剂、纳米二氧化钛、助剂、水性丙烯酸树脂，然后加入5-30份的去离子水，搅拌均匀，然后高速分散到细度至10微米以下，接着加入部分甲醚化氨基树脂、高甲醚化氨基树脂、环氧改性硅烷偶联剂、二甲基氨基乙醇、丙二醇甲醚以及剩余的去离子水，搅拌均匀，经检测合格后进行包装。
在涂料的配制过程当中，很多成分不能混配，例如很多无机材料和有机制剂配制到一起就会出现无法均匀混合、沉淀，甚至出现失效、无效的问题，长期以来都很难解决，而本发明的配方通过作为一个整体，呈现出混合均匀、贮存有效期长、防霉抗菌性能优异、附着力强、耐高温等综合性能突出的效果，选用hlb值为9～12的表面活性润湿剂和其它特定的成分，并控制纳米二氧化钛的粒径为20～60纳米，以及整体配方的配比相互协调，实现了显著的效果。
本发明所述耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆可以用于五金材料上，同时也可以用于玻璃、陶瓷底材上。一般的水性烤漆与玻璃的附着力较差，用于玻璃底材上时，会出现容易剥落的问题。而本发明的水性烤漆与玻璃有很强的附着力，不会出现容易剥落的现象。
本发明所述耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆的应用方法为先将该烤漆涂刷与底材(五金材料、玻璃、陶瓷，或者食品级包装，等等)上，然后在160-200摄氏度(优选180摄氏度)烤干，烘烤时间可以是10分钟～1.5小时，优选20分钟～1小时，或者25分钟～55分钟，优选30分钟～40分钟。
本发明的有益效果：
(1)本发明的产品具有长效防霉抗菌功能，五年后的防霉抗菌性能可以保持98％以上，因为产品在使用成形过程中需要高温烘烤(例如180摄氏度/30分钟)，在高温烘烤后防霉性能没有受到任何影响，防霉抗菌性能非常优秀；
(2)本发明解决了无机纳米材料与有机高分子化合物(树脂)的混溶性、长期贮存性能等问题，使得无机纳米材料能够广泛应于高分子涂料中，特别是解决了无机纳米材料在水性高分子化合物(水性改性丙烯酸树脂)中的应用，使无机纳米材料在水性涂料中大面积推广成为可能；
(3)本发明的产品不含重金属、苯，是安全、环保的产品；
(4)本发明的产品采用纳米防霉抗菌技术，没有毒副作用，符合reah、rohs标准，可用于食品级包装，通过美国fda认证，用于食品、药品等需长期存放且对卫生级别要求高的包装表面尤为适合。
(5)本发明的产品附着力强，既可以用于五金，也可以用于玻璃、陶瓷底材上；
(6)本发明的产品耐高温，可以在180摄氏度烤60分钟以上而不分解、不变色；
(7)本发明的产品贮存有效期时间长，可达36个月以上；
(8)本发明的制备方法简单，步骤简便，生产效率高，安全隐患少，适用于大规模稳定化生产。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例作进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。
实施例1
一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
所述耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆的制备方法，包括以下步骤：
按份数称取表面活性润湿剂、纳米二氧化钛、助剂、水性丙烯酸树脂，然后加入去离子水a，搅拌均匀，然后高速分散到细度至10微米以下，接着加入部分甲醚化氨基树脂、高甲醚化氨基树脂、环氧改性硅烷偶联剂、二甲基氨基乙醇、丙二醇甲醚、去离子水b，搅拌均匀，经检测合格后进行包装。
本实施例产品贮存有效期可达36个月以上，并且在180摄氏度烤60分钟以上不分解、不变色，做成漆膜使用五年后防霉抗菌效果保持在98％以上。
实施例2
一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
所述耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆的制备方法，包括以下步骤：
按份数称取表面活性润湿剂、纳米二氧化钛、助剂、水性丙烯酸树脂，然后加入去离子水a，搅拌均匀，然后高速分散到细度至10微米以下，接着加入部分甲醚化氨基树脂、高甲醚化氨基树脂、环氧改性硅烷偶联剂、二甲基氨基乙醇、丙二醇甲醚、去离子水b，搅拌均匀，经检测合格后进行包装。
本实施例产品贮存有效期可达36个月以上，并且在180摄氏度烤60分钟以上不分解、不变色，做成漆膜使用五年后防霉抗菌效果保持在98％以上。
实施例3
一种耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
所述耐高温防霉抗菌型纳米水性烤漆的制备方法，包括以下步骤：
按份数称取表面活性润湿剂、纳米二氧化钛、助剂、水性丙烯酸树脂，然后加入去离子水a，搅拌均匀，然后高速分散到细度至10微米以下，接着加入部分甲醚化氨基树脂、高甲醚化氨基树脂、环氧改性硅烷偶联剂、二甲基氨基乙醇、丙二醇甲醚、去离子水b，搅拌均匀，经检测合格后进行包装。
本实施例产品贮存有效期可达36个月以上，并且在180摄氏度烤60分钟以上不分解、不变色，做成漆膜使用五年后防霉抗菌效果保持在98％以上。
对比例1
一种水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
同实施例3，只是不含部分甲醚化氨基树脂，其余都相同。
对比例2
一种水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
同实施例3，只是不含高甲醚化氨基树脂，其余都相同。
对比例3
一种水性烤漆，按重量份数计，包括以下组分：
同实施例3，除了不含纳米二氧化钛以外，其余都相同。
对比例4
市售同类型水性烤漆。
表1：实施例与对比例的测试结果。
注：铅笔硬度：中华牌，数字越大越好；
附着力：百格法，5b最好；
耐酸性：10％硫酸溶液浸泡，不失光，不起泡，不变色，附着力不下降；
耐碱性：10％氢氧化钠溶液浸泡，不失光，不起泡，不变色，附着力不下降；
耐水性：浸泡蒸馏水，不失光，不起泡，不变色，附着力不下降；
耐醇性：50％酒精浸泡，不失光，不起泡，不变色，附着力不下降。
本发明产品的漆膜防霉抗菌测试效果列于表2。
表2：使用本发明产品的漆膜在不同温度、湿度环境对各种细菌和真菌的最低抑制浓度(mic，ppm)。
本发明产品的漆膜的长期防霉抗菌测试效果列于表3。
表3：本发明产品的漆膜在使用不同时间后对各种细菌和真菌的最低抑制浓度(mic，ppm)。
结果表明本发明产品的漆膜在不同温度、湿度环境下对各种细菌和真菌具有显著的抑制效果，并且具有十分优秀的长期防霉抗菌效果。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。