纳米银密封剂组合物及其制备方法

专利名称：纳米银密封剂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包含作为稀释剂的石油烃的纳米银密封剂组 合物、 一种使用该组合物的纳米银密封剂以及制备该纳米银密封剂的方法。更具体地说，本发明涉及一种含有8至40wt。/。的聚二甲基 石圭氧烷、4至25 wt。/。的交耳关剂、15至75 wt。/。的填充剂、11.99999 至20 wto/o的石油火至、1至2 wto/o的H石圭:^及0.00001至0.1 wt%6々 银纳米颗粒的纳米银密封剂组合物； 一种使用该组合物的纳米银密 封剂以及制备该纳米银密封剂的方法。因为与传统的纳米银密封剂 相比本发明的纳米银密封剂显示出了增大的银纳米颗粒分散度，所 以其表现出^尤秀的4元菌性(antibacterial activity, 4元细菌活性)及抗 真菌性(抗真菌活性)，从而有效地防止了由各种微生物引起的污 染并在较长(或更长)的时间内保持连接处(joint)的清洁状态。
背景技术：
密封材料一般被定义为将其填充到各种连接处和接缝(seam )， 紧密地密封各种连接处和接缝(seam)以抵抗水和空气的材料。出于提高建筑物耐用性的目的，这种密封材料借助于一定程度的强度 和弹性将一个部件固定在另一部件上。这些弹性密封材料尤其适合作为"密封剂"。4艮据它们填充时的形式，密封剂被分为不定形材 库+及定形材料(如垫圏)。从狭义上而言，密封材料是指不定形材 料。不定形材料分成两类在具有±0%或更大的膨胀/收缩余量 (expasion/contraction allowance )的连4姿处4吏用的密佳'于剂，长口石圭沖对脂、改良的硅树脂、聚硫化物及聚氨基甲酸酯；和在具有±0%或更 大的膨胀/收缩余量的连4妻处使用的填隙物(caulking )。发明内容技术问题密封剂用于确保各种连接处的气密性及不透水性，并且该材料 必须满足能以不透水的方式将一个部件与另一部件连接的基本要 求。这些基本要求包4舌可力口工寸生(^口可才齐压斗生、不凹变(non-sagging, 表面不陷i亢)或自流平性)、固^匕性质(不凌占时间(tack free time )、 固化速率、硬度)和粘合性(不结合粘附性良好，不粘附粘附 性差)。此夕卜，密封剂必须满足以下要求弹性(拒动(movement resistance)),其是对完全固化膜在连冲妻处移动时抗石皮裂及抗剥落性 能的一个测量参f史，和耐用性(包4舌抗气4美性、抗冷、抗热、抗水、 耐化学性)，其是对在自然室外环境下抗拒动损失的性能的一个测 量参数。因此，密封剂需要具有优异的抗水性、优秀的部件粘合性 (粘附性)以及不受季节影响的良好粘附性、合适的使用时间(可 ^吏用时间)、可靠的固化、对连4妾处移动的良好反应、过大的压力 不会引起异常变形，和强大的粘附性以及长时期内也不会退化。除了上述要求以外，石圭才对脂密佳-于剂(silicone sealant,有才几娃密 封剂)必须保护表面粘附部位(surface-adhered site )免受在表面粘 附后 一 ,爻时间由于#t生物及真菌的生长而引起的污染。在污染的初 始阶,殳，孩1生物通常可通过物理才喿作而一皮去除，^旦是经过长时间累 积的污染很难被去除，尤其是削弱了密封剂的粘附力。为了解决上 述问题，本申请引用的韩国专利公开号NO.10-0477356 (公开曰期 2005年3月22日)4皮露了一种抗菌珪树脂组合物，其包含20-80 wt% 的聚二甲基硅氧烷；5-30 wt。/。的甲基三甲氧基硅烷；5-50 wt。/。的选 自气相二氧化硅、石英粉末、碳酸钙粉末、沉淀二氧化珪及娃藻土的》真充剂中的至少一种；5-30wt。/。的^圭油；1-20 wt。/o的选自由石圭油、 肉桂提取物、姜提取物、草本(herb)提取物、松香、橄榄油、海 泡石、斑岩及黄土组成的组中的至少一种抗菌剂；以及0.00001-0.1 wt。/。的4艮纳米颗粒，其中4艮纳米颗粒在受到1,000-10,000 rpm的超 声处理后混悬在硅油中，并且被加入到聚二甲基硅氧烷中。本申请 人使用硅树脂组合物制备纳米银硅树脂密封剂，并且发现该纳米银 硅树脂密封剂表现出优于不含有细的银纳米颗粒的传统硅树脂密 封剂的抗菌性及抗真菌性。通过在浴室、水槽、窗户或其它地方的 填充和接缝中4吏用抗菌硅树脂密封剂可有效地防止由各种樣t生物 引起的污染并且可在长时间内保持连接处的清洁状态。然而，纳米 银硅树脂密封剂的缺点是银纳米颗粒的分散性较差，导致纳米银硅 树脂密封剂的抗真菌性及粘附性较差。技术方案因此，本发明基于对以上问题的考虑而做出，本发明的一个目 的是提供了一种使用石油烃作为稀释剂的纳米银密封剂，其中银纳 米颗粒的分散度增大，因此改善了纳米银密封剂的抗菌性、抗真菌 性及粘附性。本发明的另 一 目的是提供构成纳米银密封剂的纳米银密封剂 组合物。为了达到以上目的，才艮据本发明的一个方面， -提供了一种纳米 银密封剂组合物，其含有8至40 wt。/o的聚二甲基硅氧烷、4至25 wt% 的交联剂、15至75 wt%的i真充剂、11.99999至20 wt%的石油烃、1 至2 wt。/。的氨基硅烷及0.00001至0.1 wt。/。的4艮纳米颗粒，其中该交 联剂选自甲基肟基硅烷、乙烯基肟基硅烷、甲基三曱氧基硅烷及其 混合物，并且填充剂是选自气相二氧化硅(或气相法白炭黑)、石英并分末、石友酸钙4分末、沉淀二氧化石圭、J圭藻土及其混合物的单组分 或多组分型纟真充剂。才艮据本发明的另 一个方面，才是供了 一种采用该纳米《艮石圭树脂组 合物的纳米银密封剂。根据本发明的另 一个方面，提供了 一种制备该纳米银密封剂的方法，该方法包4舌以下步-骤将作为稀释剂的11.99999至20 wt。/。的石油烃及0.00001至0,1 wt。/o的4艮纳米颗粒以4,000-6,000 rpm进4亍超声波处理1-3个小时， 得到细小的纳米颗粒在其中完全分散的混合物(步骤S1);将银纳米颗粒和石油烃的混合物与8至40 wt。/。的聚二甲基硅 氧烷混合，将得到的混合物在真空下搅拌15-50分钟，以去除混合 物中的气泡及湿气(moisture )(步骤S2 );以及将15-75 wto/o的选自气相二氧化硅、石英斗分末、碳酸钙粉末、 沉淀二氧化硅、硅藻土及其混合物的填充剂、4-25wt。/。的选自曱基 月亏基石圭烷、乙歸基肟基硅烷、甲基三曱氧基石圭烷及其混合物的交联 剂，以及1-2 wt。/。的氨基硅烷加入到在步骤S2中得到的混合物中， 然后在催化剂存在下搅拌15-50分钟(步骤S3 )。使用二月桂酸二丁基锡为催化剂。为了将细小银纳米颗粒均匀地分散在稀释剂中，需要剧烈的搅 拌。耳又决于桨叶形状及稀释剂粘度，搅拌在大约1,000-100,000 rpm 下进行一个小时。搅拌后，通过(超)声波处理^吏,艮纳米颗粒均匀 地分散在稀释剂中。:氧烷混合，然后将交联剂、固化催化剂及填充剂加入其中用来制备浓缩型(condensation-type ) #元菌,圭才对月旨密去于剂i且合物。因为大多数硅树脂密封剂含有 一定量的稀释剂，所以通过将细 小的银纳米颗粒分散在稀释剂中，加成型(addition-type )硅树脂密 封剂及使用本发明方法的浓缩型硅树脂密封剂都可以获得抗菌性。该细小的银纳米颗粒的平均直径范围为从1 nm至500 nm。硅 树脂密封剂性能的不同取决于银纳米颗粒的粒径。就是说，当细小 的银纳米颗粒的粒径是500 nm或更大时，抗菌性较差。同时，具 有粒径小于10nm的细小银纳米颗粒的价格较高，使其很难用于普 通目的的密封剂。考虑到银纳米颗粒的成本问题，本发明的组合物 〈吏用具有粒径,人约10 nm至约200 nm的4艮纳米颗粒。细小银纳米颗粒的抗菌性优于普通金属离子和沸石负载的银 离子的抗菌性。这是因为银颗粒的抗菌性机制与银离子的抗菌性机 制不同。根据迄今已知的最普遍的理论，细小银纳米颗粒使参与微 生物代谢作用(消化及呼吸)的酶失活并且表现出互补的静电作用， 获得了优良的抗菌性。尤其是，细小颗粒的静电性能是沸石负载的 银离子所不能获得的。另外，由沸石负载的银离子仅有极小的部分实质上暴露于外 界。相反，4艮纳米颗粒则完全地暴露于外界。因此，当用在硅树脂 密封剂中，细小《艮纳米颗粒的抗菌性是沸石负载的4艮离子抗菌性的 几十到几千倍。从上述可显而易见地看出，根据本发明的含有银纳 米颗粒的纳米4艮J圭冲对脂密封剂表现出比传统的不含有细小4艮纳米 颗粒的硅树脂密封剂更好的抗菌性及抗真菌性。有益效果从上述可显而易见地看出，根据本发明的含有银纳米颗粒的纳 米银硅树脂密封剂表现出比传统的不含有细的银纳米颗粒的硅树 脂密封剂更好的抗菌性及抗真菌性。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式参考以下实施例对本发明进^亍详细描述。使用石油烃作为稀释剂的纳米银密封剂组合物 实施例1由33 wt。/。的聚二甲基硅氧烷、4wt。/。的曱基肝基硅烷、1 wt% 的乙烯月亏基石圭烷、5 wt%的气相二氧化石圭、12 wt%的石油烃、 43.99999 wt。/。的碳酸钓(CaC03 )4分末、1 wt。/。的氨基石圭烷及0.00001 wt%的银纳米颗粒制备纳米银密封剂组合物。本发明的实施方式实施例2由3 0 wt%的聚二甲基石圭氧烷、5 wt%的曱基肝基石圭烷、4 wt% 的曱基三甲氧石圭烷、5 wt。/。的气相二氧化石圭、19.99999 wt。/。的石油 经、35 wt。/o的碳酸4丐(CaC03)粉末、1 wt。/o的氨基硅烷及0.00001 wt。/。的银纳米颗粒制备纳米银密封剂组合物。实施例3由40 wt。/。的聚二曱基硅氧烷、4wt。/。的曱基肟基硅烷、20wt% 的石油烃、34.99999 wt。/o的碳酸钓(CaC03)粉末、1 wt。/o的氨基硅 烷及0.00001 wt。/o的4艮纳米颗粒制备纳米4艮密封剂组合物。实施例4由30 wt。/。的聚二甲基石圭氧烷、3.9 wt。/。的乙烯基肝基硅烷、45 城％的气相二氧化石圭、20 wt。/。的石油烃、1 wt。/。的氨基石圭烷及0.1 wt%的银纳米颗粒制备纳米银密封剂组合物。实施例5由33 wt。/。的聚二甲基硅氧烷、4.9 wt。/。的甲基三曱氧基硅烷、5 wt。/o的沉淀二氧化硅、12wt。/。的石油烃、44wt。/。的碳酸钙(CaC〇3) 粉末、1 wt。/。的氨基硅烷及0.1 wt。/。的银纳米颗粒制备纳米银密封剂 组合物。实施例6:含有不同量的银纳米颗粒的密封剂样品的制备根据表l示出的组合物制备石油烃和4艮纳米颗粒的混合物。每 一种硅油和纳米银的混合物以5,000 rpm搅拌一'卜时，然后(超) 声波处理一小时以制备细小颗粒在其中完全分散的混合物。表1将表1中示出的每一种石油烃/纟内米4艮混合物(A-N )与40g的 聚二甲基硅氧烷混合并搅拌30分钟。将得到的混合物在真空下搅 拌，从而去除混合物中的气泡和湿气。引入干燥的氮气代替空气来 解除(release)真空。将填充剂二氧化硅(25g )和斑岩(15g)的混合物、作为交联剂的8.8g甲基三曱氧基硅烷、lg氨基硅烷、和 作为催化剂的0.2 g 二月硅酸二丁基锡加入到该混合物中，然后搅 拌30分钟，制备硅树脂密封剂。在下面的表2中示出了在每一种硅树脂密封剂(A-N)中细小 银纳米颗粒的含量。表2实施例7: 4艮据《艮纳米颗粒含量的抗真菌性实验将实施例6中制备的每一种^5圭树脂密封剂切成具有5 cm(直径) x 2 mm (厚度)尺寸的才羊本。每才羊品(sample )十个才羊本(specimen ) 根据KS A0702抗真菌实验方法进行实验。通过对10个样本的真菌 繁殖区域的测量获得试-验结果，将10个样本的测量值进行平均并 依据以下标准进4亍i己分5:真菌在小于10%的冲羊本总面积繁殖；4:真菌在10-20%的才羊本总面积繁殖；3:真菌在20-30%的才羊本总面积，会殖；2:真菌在30-40%的样本总面积繁殖；1:真菌在40-50%的才羊本总面积繁殖；0:真菌在大于50%的才羊本总面积繁殖；表3抗真菌性实验的结果实施例8:根据银纳米颗粒含量的抗细菌性实验从实施例6制备的每一种密封剂中制成十个样本，并且根据 KS K0692 J京月旨平玲反i咅养;去(agar plating method)进4亍4元纟田菌 (antibacterial,抗菌)性实 -睑。结果在下面的表4中示出。表4工业用途通过在浴室、水槽、窗户或其它地方的填充和接缝中使用抗菌 时间内保持连4妻处的清洁状态。
权利要求
1.一种纳米银密封剂组合物，包括8至40wt％的聚二甲基硅氧烷；4至25wt％的交联剂；15至75wt％的填充剂；11.99999至20wt％的作为稀释剂的石油烃；1至2wt％氨基硅烷；及0.00001至0.1wt％的银纳米颗粒。
2. 根据权利要求1所述的纳米银密封剂组合物，其中所述交联剂 是曱基肝基硅烷、乙歸基月亏基硅烷、甲基三曱氧基硅烷、或其 混合物。
3. 根据权利要求1所述的纳米银密封剂组合物，其中所述填充剂 是气相二氧化硅、石英粉末、碳酸钙粉末、沉淀二氧化硅、硅 藻土、或其混合物。
4. 一种制备纳米银密封剂的方法，包括以下步骤将作为稀释剂的11.99999 ~ 20 wt。/。的石油烃及0.00001 ~ 0.1 wto/o的4艮纟内米茅贞并:i以4,000 ~ 6,000 rpm超声〉皮处J里1 ~ 3个 小时，以获得所述细小纳米颗粒完全分散的混合物(步骤Sl );将所述4艮纳米颗粒与所述石油烃的混合物与8 ~ 40 wt% 的聚二甲基硅氧烷混合，并在真空下搅拌所得到的混合物 15~50分4中，以去除所述混合物中的气泡及湿气(步多聚S2); 以及将15 ~ 75 wt。/。的选自气相二氧化硅、石英粉末、碳酸钙 粉末、沉淀二氧化石圭、石圭藻土及其混合物的填充剂，4 ~ 25 wt%的选自甲基肟基硅烷、乙烯基肟基硅烷、甲基三曱氧基硅烷及其混合物的交联剂及1 wt%的氨基硅烷加入到步骤S2得到的 所述混合物中，然后在催化剂存在下搅拌15 ~ 50分钟(步骤 S3 )。一种纳米银密封剂，釆用石油烃作为稀释剂，使用根据权利要 求4所述的方法制备。
全文摘要
本发明披露了一种包含作为稀释剂的石油烃的纳米银密封剂组合物。该纳米银密封剂组合物包含8至40wt％的聚二甲基硅氧烷、4至25wt％的交联剂、15至75wt％的填充剂、11.99999至20wt％的石油烃、1至2wt％氨基硅烷和0.00001至0.1wt％的银纳米颗粒。本发明还披露了一种使用该组合物的纳米银密封剂以及制备该纳米银密封剂的方法。因为与传统的纳米银密封剂相比，本发明的纳米银密封剂显示出了增大的银纳米颗粒分散度，所以其表现出优良的抗菌性及抗真菌性，从而有效地防止了由各种微生物引起的污染同时在较长的时间内保持连接处(joint)的清洁状态。
文档编号B82B3/00GK101218167SQ200580050914
公开日2008年7月9日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年6月30日
发明者韩相昱 申请人:韩相昱