一种杀菌净味水性涂料及其制备方法与流程

本发明属于杀菌净味水性涂料的，尤其涉及一种杀菌净味水性涂料及其制备方法。

背景技术：

1、目前，涂料主要应用于建筑、车辆、船舶等行业，与人们的生活密切相关，随着人们生活水平的提高，对涂料的安全性、环保性、功能性也越来越重视，目前市场上普通的涂料已无法满足人们对涂料性能的要求。

2、特别将涂料用于室内装修时，列入厨房、浴室、地下室、储藏室等容易造成污水滞留的地方，或者潮湿环境中，涂料表面成为微生物、细菌滋生的温床，一旦微生物、细菌滋生在涂料表面，会破坏涂层结构造成起皮、脱落、发霉等问题。另外，当涂料用于经常与人体接触的环境中时，涂料表面细菌等微生物的存在同样严重威胁这人们的健康。

3、再者，当前空气污染愈发严重，特别是室内空气污染更为严重，一方面大气污染进入室内，另一方面室内的装饰材料、家具、办公用品等都会释放出甲醛、苯系物、四氯乙烯等对人体有害的挥发性有机物(vocs)。

4、现有杀菌和净化空气涂料多是通过在涂料中添加纳米银、光催化材料等达到杀菌和净化空气效果。特别是纳米光催化材料可在紫外光照射下产生带电粒子，与空气中的水和氧气发生反应，产生负氧离子和氢氧离子，可抗菌消毒、消除异味、净化空气，材料本身没有消耗。同时二氧化钛本身无毒无害，并具有去除污染物、亲水性、自洁性等特性，性能持久，不产生二次污染。

5、例如专利公开号cn105802412a公开了一种掺杂纳米二氧化钛的具有杀菌功能的水性涂料，其配方按下述重量百分比为：去离子水38～48％，纳米硅藻土5～12％，纳米二氧化钛20～30％，纯丙烯酯乳液3～7％，助剂7～10％，氢氧化钠溶液1～1.5％，碳酸钙5～10％，纳米银抗菌剂1～1.5％。通过上述配方，可以获得无毒无害、抗菌性强、附著力强、亮度高且抗老化的掺杂纳米二氧化钛的具有杀菌功能的水性涂料。但是，单一组分的纳米二氧化钛吸收光谱范围较窄，对光能的利用率较差，导致抗菌及空气净化能力差。

技术实现思路

1、针对水性涂料杀菌和空气净化能力差的技术问题，本发明提出一种杀菌净味水性涂料及其制备方法，所制备水性涂料附着能力强、亮度高、抗菌能力强、具有很强的氧化还原能力。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种杀菌净味水性涂料，该材料配方按以下重量百分比配置：纯水35～50％、纳米光催化材料15～25％、助剂5～10％、纳米硅藻土4～15％、聚丙烯酸钠0.1～1.5％、纯丙烯酯乳液2～8％、重钙粉7～15％、滑石粉0.3～1％。

4、所述纳米光催化材料包括纳米zno、纳米tio2和g-c3n4。

5、所述纳米zno、纳米tio2和g-c3n4的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。

6、通过上述配方，可以获得附着能力强、亮度高、抗氧化能力强、抗菌能力强、无毒无害的具有杀菌、净味功能的水性涂料；其中，纯丙烯酯乳液可增强涂料涂覆后涂层的硬度和亮度且使其抗老化，同时降低涂料层的表面张力，提高了涂料的可刷性和附着性，还可以提高涂层的固化速度；重钙粉可以与纯丙烯酯乳液产生协同作用，降低涂层的表面张力；滑石粉增加产品形状的稳定，增加张力强度、剪切强度、挠曲强度、压力强度，降低变形、伸张率、热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等。纳米zno、纳米tio2、g-c3n4光催化材料在可见光或紫外光的作用下具有活性更高，具有很强的氧化还原能力，化学性能稳定，能将甲醛、甲苯、二甲苯、tvoc等有害有机物、污染物、臭气、细菌、微生物等有害有机物彻底分解成无害的co2和h2o，并具有去除污染物、亲水性、自洁性等特性，性能持久，不产生二次污染；同时纳米zno、纳米tio2、g-c3n4光催化材料具有抗菌作用的同时，还可以减少涂料的固化时间，应用起来省时省力；纳米硅藻土具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力，能缩短涂膜的干燥时间；涂料使用后不含有害的小分子有机物，可以随时加入水来调节涂料的粘度；生产工艺简单，可操作性强；且节约原材料降低了成本，对环境零污染，适用于广泛推广。

7、所述纳米光催化材料制备方法为：将纳米zno、纳米tio2、g-c3n4加入到纯水中搅拌，取出混合后材料，进行球磨、烘干、初步破碎、再次粉碎，即得纳米zno+纳米tio2+g-c3n4混合光催化材料。

8、所述搅拌速率≥400r/min，搅拌时间3～6h；所述球磨的时间为1～3h，转速≥400r/min；所述烘干的温度为80～150℃，所述初步破碎粒度200～600目；所述再次粉碎的粒度为d90≤200nm，即得纳米zno+纳米tio2+g-c3n4光催化材料。

9、所述助剂由流平剂、成膜剂、增稠剂、消泡剂组成。

10、所述流平剂为羟甲基纤维素，占所述助剂的质量百分比为4.5～7.5％wt％；所述成膜剂为二乙二醇甲醚，占所述助剂的质量百分比为40～55wt％；所述增稠剂为阴离子碱溶胀聚丙烯酸，占所述助剂的质量百分比为3.5～7.5wt％；所述消泡剂为有机硅消泡剂，占所述助剂的质量百分比为35～45wt％。

11、优选的，所述水性涂料中还添加有纳米银。

12、一种杀菌净味水性涂料的制备方法，包括以下几个步骤：

13、(1)将纳米光催化材料按比例加入搅拌罐内，同时加入一定量的纯水，400～500r/min进行搅拌，搅拌时间为5～10min；

14、(2)将重钙粉和滑石粉按比例加入到步骤(1)制备的溶液中，再加入一定量的纯水，1500～2500r/min继续搅拌，搅拌时间15～30min，搅拌均匀后得到混合乳液；

15、(3)将步骤(2)得到的混合乳液加入到反应釜中，同时加入助剂、聚丙烯酸钠、纳米硅藻土和纯水，1500～2500r/min搅拌，搅拌时间5～15min，然后升温至80～100℃持续搅拌10～20min，在缓慢加入纯丙烯酯乳液，持续搅拌10～15min；

16、(4)将步骤(3)制备的混合乳液加入到密闭容器内，将容器放入干燥箱内，保持容器内温度为恒温80～90℃，保温时间为1～3h，然后降至室温；

17、(5)打开密闭容器，滴加氢氧化钠溶液等碱性试剂调节ph值到中性，搅拌均匀后即得杀菌净味水性涂料。

18、本发明的有益效果：

19、1、滑石粉增加产品形状的稳定，增加张力强度、剪切强度、挠曲强度、压力强度，降低变形、伸张率、热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等。

20、2、纳米zno、纳米tio2、g-c3n4光催化材料受到光照射时会吸收光能，产生光生电子(e-)和空穴(h+)，电子和空穴迁移到催化材料表面，而空穴则将吸附在催化剂表面，将水和氢氧根离子氧化成羟基自由基(·oh)，其中g-c3n4材料产生能量更强的电子被溶解氧所捕获形成超氧自由基(·o2-)，这两类物质均具有很强的氧化性，从而将材料表面的污染物、细菌氧化成co2和h2o，最终起到防污、除菌和净化功能。

21、3、纳米zno、纳米tio2、g-c3n4光催化材料最佳吸收光谱范围由纳米tio2的350nm扩展到纳米zno的400nm，进一步扩展到g-c3n4的475nm蓝紫光，吸收自然光能量从纳米tio2的4％扩展到g-c3n4的43％。混合后的光催化材料在自然光状态下具有更高活性，且具有很强的氧化还原能力，化学性能稳定，能将甲醛、甲苯、tvoc等有害有机物分解成无害的co2和h2o，并具有去除污染物、亲水性、自洁性等特性，性能持久，不产生二次污染。

22、4、纳米zno、纳米tio2、g-c3n4光催化材料具有抗菌、净味作用的同时，还可以减少涂料的固化时间，应用起来省时省力。

23、5、使用聚丙烯酸钠作为分散剂、增稠剂、乳化剂，同时聚丙烯酸钠具有很好的蓝光吸收能力，可为光催化材料吸收到更多的光能量。

24、6、涂料使用后不含有害的小分子有机物，可以随时加入水来调节涂料的粘度；生产工艺简单，可操作性强；且节约原材料降低了成本，对环境零污染，适用于广泛推广。