一种抗菌自洁墙体涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗菌自洁墙体涂料，按质量百分数包括以下组分：黑色纳米二氧化钛2～5％，金红石型纳米二氧化钛2～5％，偶联剂0.02～0.05％，成膜物质30～40％，成膜助剂1～5份，无机颜填料14～20％，去离子水补充至100％。本发明所提供的技术方案，由于其组分中含不仅含有金红石型纳米二氧化钛还有黑色纳米二氧化钛(锐钛矿相)，两者复合，使得所述涂料具备宽光谱激发响应特性，不仅可以利用太阳光中的紫外光，还可利用可见光，黑色二氧化钛(锐钛矿相)与金红石相二氧化钛复合在光催化效果而产生自洁效果上有相互激发的超叠效果，有显著的光催化杀菌自洁功能。
【专利说明】
一种抗菌自洁墙体涂料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于建筑涂料技术领域，涉及一种抗菌自洁墙体涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 细菌等微生物存在于我们周围的各种场合。随着现代工业的迅猛发展，环境问题 日趋严重。人们的环保意识逐渐提高，对功能性环保涂料的需求愈加迫切。传统的杀菌涂料 是在涂料中加入杀菌剂，如取代芳烃类、杂环化合物、胺类化合物及有机金属化合物等有机 物。但该类物质具有不同程度的毒性，自身对环境造成一定的污染，其安全性值得商榷。中 国专利CN1454944A采用一种特殊制备的纳米二氧化钛光催化剂代替了传统的杀菌剂，该涂 料在紫外光照射下不仅能起到杀菌消毒的作用，还能将甲醛、乙醛、甲硫醇等有机挥发性气 体分解消除掉。中国专利CN101418151B采用以纳米介孔二氧化钛或其改性物为活性组分。 中国专利CN1147543C则采用将二氧化钛纳米粒子溶胶、有机硅粘结剂及溶剂混合均匀，制 得用于形成光催化透明亲水涂层的二氧化钛涂料;该涂料能够在基材的表面形成牢固的二 氧化钛纳米透明涂层，在光的照射下具有对有机物的氧化分解能力。这些技术采用的是白 色锐钛矿相二氧化钛作为杀菌剂，而白色锐钛矿相二氧化钛只能吸收太阳光谱中紫外光的 能量，而无法利用可见光的能量。太阳光可分为3个光谱区，其中波长范围在0.2μπι-0.4μπι的 区域叫做紫外区，这一区域的能量约占太阳光总能量的5 % ;波长在0.4μπι-0.72μπι的区域叫 做可见光区，这一区域的太阳光光谱的能量约占太阳总发射能量的45%。现有技术中抗菌 剂因其只能吸收太阳光总能量的5%而大大限制了它的杀菌与自洁功能。
[0003] 现有掺二氧化钛类抗菌涂料，由于受常用纳米二氧化钛结构的影响，使其仅能吸 收太阳光谱中的紫外光部份，因此，其抗菌效果较差。
【发明内容】
[0004] 发明目的：针对现有技术中的不足，本发明采用含黑色锐钛矿相二氧化钛作为自 洁杀菌功能主要组分，用金红石相纳米二氧化钛作为自洁杀菌功能辅助组分，实现自洁杀 菌功能的增强。在此基础上，提供了适合于掺黑色锐钛矿相二氧化钛涂料的组成配比和制 备方法。
[0005] 技术方案:本发明所述的抗菌自洁墙体涂料，按质量百分数包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 2~5% 金红石型纳米二氧化钛 2~5% 偶联剂 0.02~0.05%
[0006] 成膜物质 30~40 % 成膜助剂 1~5份 无机填料 .14~20% 去离子水 补充至]00%。
[0007] 所述的偶联剂是硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。所述的成膜 物质是硅丙乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一种或者几种。所述的无机颜料是为滑石 粉、二氧化硅、碳酸钙中的一种或两种以上混合。所述的成膜助剂包括分散剂、稳定剂、消泡 剂。
[0008] 本发明还公开了所述的抗菌自洁涂料的制备方法，其特征在于先将黑色纳米二氧 化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂 加入搅拌，然后加入无机填料、成膜物质，经过研磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自 洁涂料。
[0009] 本发明所述的黑色二氧化钛的获得方法为将钛酸四丁酯和无水乙醇以体积比为 1:5配制成混合溶液，将其放置在磁力搅拌器上加热至60 °C搅拌20min，接着加入到正在搅 拌的常温蒸馏水中，其中混合液与蒸馏水的体积比为1:8,随后升温至100°C，并在100°C恒 温条件下搅拌至原混合液体积的1/3，搁置10_12h，随后在100-120°C将溶液烘干，在400-600°CN 2保护条件下保温3-5h后，随炉冷却至室温即可。通过上述方法得到的黑色二氧化钛 具有良好的光催化性能，将其用于涂料中，可以使涂料具有抗菌、自洁、净化环境功能。 [0010]本发明所述的抗菌自洁墙体涂料，最优选的配方为：
[0011] 其基本组成按重量份包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 5份
[0012] 金红石相纳米二氧化钛 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40% 成膜助剂 5%
[0013] 碳酸钙 20% 去离子水 补充至100%
[0014] 有益效果:本发明所提供的技术方案，由于其组分中不仅含有金红石型纳米二氧 化钛还有黑色纳米二氧化钛(锐钛矿相），两者复合，使得所述涂料具备宽光谱激发响应特 性，不仅可以利用太阳光中的紫外光，还可利用可见光，黑色二氧化钛(锐钛矿相)与金红石 相二氧化钛复合在光催化效果而产生自洁效果上有相互激发的超叠效果，有显著的光催化 杀菌自洁功能。
【具体实施方式】：
[0015] 实施例1
[0016] 其基本组成按质量百分数包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 2% 金红石相纳米二氧化铢 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三:甲氧基硅烷 0.05%
[0017] 苯丙乳液 40% 成膜助剂 5%: 碳酸钙 20% 去离子水 补充至100%
[0018] 制备方法为:先将黑色纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混 合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂加入搅拌，然后加入无机填料、成膜物质，经过研 磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自洁涂料。
[0019] 实施例2
[0020] 其基本组成按重量份包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 3% 金红石相纳米二氧化钛 5%
[0021] γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40% 成膜助剂 5% 碳酸钙 20%
[0022] 去离子水 补充至100%
[0023]制备方法为:先将黑色纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混 合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂加入搅拌，然后加入无机填料、成膜物质，经过研 磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自洁涂料。
[0024] 实施例3
[0025]其基本组成按重量份包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 4% 金红石相纳米二氧化钛 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05%
[0026] 苯丙乳液 40% 成膜助剂 5% 碳酸钙 20% 去离子水 补充至100%
[0027] 制备方法为:先将黑色纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混 合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂加入搅拌，然后加入无机填料、成膜物质，经过研 磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自洁涂料。
[0028] 实施例4
[0029] 其基本组成按重量份包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 5份 金红石相纳米二氧化钛 5% γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05%
[0030] 苯丙乳液 40% 成膜助剂 5%: 碳酸钙 20% 去离子水 补充至100%
[0031] 制备方法为:先将黑色纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混 合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂加入搅拌，然后加入无机填料、成膜物质，经过研 磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自洁涂料。
[0032] 对比例
[0033] 其基本组成按重量份包括以下组分： 金红石相纳米二氧化钛 5 % γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.05% 苯丙乳液 40 %
[0034] 成膜助剂 5 % 碳酸钙 20 % 去离子水 补充至100%
[0035] 制备方法为:先将黑色纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混 合，处理10-30分钟，将分散剂及其它助剂加入搅拌，然后加入无机颜填料、成膜物质，经过 研磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌自洁涂料。
[0036]抗菌性能评价方法：抗菌能力检测方法参照国家《消毒产品鉴定和检测技术规 范》，实验菌种为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。涂层经40W照明灯光照射lh后测试。
[0037]日光下光催化效率评价方法:在20cm X 20cm的铝片上涂覆试样，涂层厚度控制在 12μπι左右，放入一40cm X 40cm X 40cm的密闭光催化反应器中，并向反应器中注入一定量有 机污染物，待全部气化后，用市售40W日光灯照射lh。所用的气体为：甲醛、和甲苯。
[0038]降解率按以下公式计算：
[0039] 降解率=(光照前空气中污染物的浓度-光照后空气中污染物的浓度)/光照前空 气中污染物的浓度
[0040] 实施例和比较例的杀菌率和降解率测试结果如下。
[0042]从上述试验结果中可以看出，在日光下不加黑色二氧化钛的涂料(对比例）的杀菌 率和降解率均较低；当加入黑色二氧化钛后，杀菌率和降解率均显著提高，其中杀菌率最高 提尚了52.4%，降解率最尚提尚了 14.9%。
【主权项】
1. 一种抗菌自洁墙体涂料，其特征在于其中含有黑色纳米二氧化钛。2. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料，其特征在于按质量百分数包括以下组分： 黑色纳米二氧化钛 2~5% 金红石型纳米二氧化钛 2~5% 偶联剂 0.02~0.05% 成膜物质 30~40 % 成膜助剂 1~5份 无机填料 14~20% 去离子水 补充至100%。3. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料，其特征在于所述的偶联剂是硅烷偶联剂γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。4. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料，其特征在于所述的成膜物质是硅丙乳液、苯 丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一种或者几种。5. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料，其特征在于所述的无机填料为滑石粉、二氧 化硅、碳酸钙中的一种或两种以上混合。6. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料，其特征在于所述的成膜助剂包括分散剂、稳 定剂、消泡剂。7. 如权利要求1所述的抗菌自洁墙体涂料的制备方法，其特征在于先将黑色纳米二氧 化钛、金红石型纳米二氧化钛、偶联剂和去离子混合，研磨10-30分钟，将分散剂及其它助剂 加入搅拌，然后加入无机颜填料、成膜物质，经过研磨机研磨后制得含黑色二氧化钛的抗菌 自洁涂料。
【文档编号】C09D7/12GK105885557SQ201610312809
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】侯贵华, 时士猛, 代少俊, 张峰, 许宁, 张勤芳, 姜瑞雨
【申请人】盐城工学院