專利名稱：：一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種涂料及其制備方法，尤其是涉及一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料及其制備方法。
背景技術：
：傳統的抗污涂層中常常含有一定數量的銅、鐵、釩等重金屬元素如CN101245211。這些有金屬元素在周圍環境作用下，緩慢釋放或遷移到涂層表面，發生物理或化學反應，從而使得涂層具有很好的抗污染能力。為了保持抗污特性的長效性，涂層中的有金屬的活性衰減期往往長于涂層中聚合物粘結劑的老化周期。因此，隨著時間的延長，有金屬顆粒從涂層中脫落，污染周圍環境。另外，抗菌性涂料靠添加抗菌劑來實現抗菌功能如CN101250344，CN101161734。抗菌劑可分為有機物類，磷酸鹽類，硅酸鹽類，無機氧化物如三氯生，吡啶硫酮，二氧化鈦等。這些抗菌劑由于其特殊化學結構和物理特性，往往只能對一種或一類細菌，真菌有殺滅或抑制作用，因此抗菌性不具有普適型，并且抗菌效果會隨著抗菌劑分解、老化而衰減，實際抗菌效果、抗菌長效性都不理想。所以開發環保型，長效性，普適性的抗菌、抗污涂層備受關注；并且抗菌、抗污涂層有著廣闊的使用如學校，醫院，住宅，以及艦船等領域。氧化鋅具有吸收紫外線(UV)特性，故含氧化鋅的涂料具有極好的抗老化作用，延長涂層的使用壽命，并且一定數量的氧化鋅還可以提高涂料的韌性和硬度如美國專利US4139515。另一方面，美國專利US7348029說明納米氧化鋅顆粒除了抗紫外線外還具備抑制病菌滋生的能力。本發明主旨是提供一種納米級氧化鋅涂層的制備方法，并且涂層具有理想的普適性抗菌能力，長效地抗污性，對環境質量無污染，具有環保型等特點。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種抗菌性能好、耐候性能優異的納米氧化鋅抗菌抗污涂料及其制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現—種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，該涂料包括以下組分及重量份納米氧化鋅顆粒20-60;氧化鋅改性助劑0-3;光敏劑0.5-3;粘結劑1.5-10;高分子聚合物15-30;助劑2-10;溶劑30-50;助溶劑90-160。所述的納米氧化鋅顆粒比表面積為10-200m7g，該顆粒尺寸為20-100nm。所述的氧化鋅改性助劑包括檸檬酸氫二銨、l，2-二羥基-3，5-二磺酸鈉或2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸。所述的光敏劑包括鈦酸鍶，銳鈦型二氧化鈦，金絲桃蒽酮，卟啉酸鋅，meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉，羥基吡啶硫酮鋅或茂并芳庚中的一種或幾種。所述的粘結劑包括環氧化亞麻籽油、聚烯烴長鏈分子類或羥基纖維素中的一種或幾種。所述的高分子聚合物包括丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚硅氧烷樹脂、聚醇酸樹脂或聚酯類中的一種或幾種。所述的助劑包括硅酮類表面活性劑、對甲苯磺酰胺、六甲氧甲基三聚氰胺、二甲氨基乙醇、松香、白炭黑、油性染料或水溶性染料中的一種或幾種。所述的溶劑包括甲基異丁基酮、乙醇、二甲苯或水。所述的助溶劑包括去離子水、乙二醇異丙醚或乙醇。—種納米氧化鋅抗菌抗污涂料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)備料按照以下組分及重量份含量準備原料納米氧化鋅顆粒20-60，氧化鋅改性助劑0-3，光敏劑0.5-3，粘結劑1.5-10，高分子聚合物15-30，助劑2-10，溶劑30-50，助溶劑90-160:(2)將氧化鋅改性助劑溶解于助溶劑中，開啟攪拌后將納米氧化鋅顆粒緩慢倒入助溶劑中，得到溶液，該溶液經超聲波震蕩2-5h后導入研磨裝置，控制研磨轉速為2500-3000rpm，研磨150-200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的納米氧化鋅；(3)將表面功能化的納米氧化鋅、光敏劑及溶劑置于研磨裝置中，控制研磨轉速為250-350rpm，再加入粘結劑、高分子聚合物及助劑，繼續攪拌30-90min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。與現有技術相比，本發明可采用手工刷涂或靜電噴涂等方式實施，與傳統抗菌抗污涂料相比，納米氧化鋅具有高表面活化能，更容易受紫外線誘導，在可見光、氧氣、水的作用下即可以發生光化學反應，生成理想濃度的過氧化氫(H202)，使得涂料表面具有抗菌普適性，抗污能力突出，耐候性能優異，特別適用于對抗菌、抗污有一定要求的艦船，交通，學校，醫院等行業，具有較高的經濟回報。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1將2g檸檬酸氫二銨溶于158g去離子水中，開啟攪拌后將40g粒徑為30nm的納米氧化鋅顆粒緩慢倒入去離子水中，納米氧化鋅水溶液在超聲波儀下超聲波震蕩2.5h，然后將震蕩后水溶液倒入NetzschMiniCer研磨儀中，控制轉速為2500-3000rpm，研磨攪拌160min，然后真空干燥直至恒重。將干燥后的表面功能化的納米氧化鋅40g，金絲桃蒽酮3g，甲基異丁基酮19.6g，二甲苯17.lg置入NetzschShearMaster研磨儀中，控制轉速為250-350rpm進行研磨攪拌，再依次加入松香10g，丙烯酸樹脂6.2g，市售環氧化亞麻籽油FlexolL0E1.5g，市售MPA2000X0.6g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g。繼續攪拌70min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。實施例2將2g1，2-二羥基-3，5-二磺酸鈉溶于91g去離子水中，開啟攪拌后將40g粒徑為30nm的納米氧化鋅顆粒緩慢加入去離子水中攪拌2h，再加入5gDisperbyk190后在超聲波儀下超聲波震蕩4.5h，然后將震蕩后水溶液倒入NetzschMiniCer研磨儀中，控制轉速為2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。將干燥后的表面功能化的納米氧化鋅23.4g，1.5g市售表面活性劑5103，金絲桃蒽酮lg，純凈水40.4g置入NetzschShearMaster研磨儀中，轉速250-350rpm攪拌，依次加入羥乙基纖維素0.5g，水溶性聚酯-氨脂樹脂24g，二甲氨基乙醇(DMEA)lg，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.3g，對甲苯磺酰胺0.3g，水溶性染料1.6g，攪拌30min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。實施例3將2.4g2-(2-(2_甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸溶于14g乙二醇異丙醚中；開啟攪拌后將40g粒徑為30nm的納米氧化鋅顆粒緩慢加入攪拌混合30min，然后將氧化鋅漿體倒入艾卡特電子控制三滾機(EXAKT80E)中，一邊攪拌一邊加入77g乙醇，然后納米氧化鋅_乙醇液在超聲波儀下超聲波震蕩2.5h，將震蕩后納米氧化鋅-乙醇溶液倒入NetzschMiniCer研磨儀中，轉速2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。將干燥后的表面功能化的納米氧化鋅40g，甲基異丁基酮19.6g，二甲苯17.lg置入NetzschShearMaster研磨儀中，控制轉速為250_350rpm攪拌，依次加入松香10g，丙烯酸樹脂6.2g，市售FlexolL0E1.5g，市售MPA2000X0.6g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g，繼續攪拌90min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。實施例4將30g粒徑為30nm的納米氧化鋅顆粒及30g市售Disperbyk9076作為助溶劑倒入不銹鋼桶中攪拌混合30min，然后將氧化鋅漿體倒入艾卡特電子控制三輥機(EXAKT80E)中，一邊攪拌一邊加入40g乙醇，然后納米氧化鋅_乙醇液在超聲波儀下超聲波震蕩2.5h，震蕩后納米氧化鋅_乙醇溶液倒入NetzschMiniCer研磨儀中，控制轉速為2500-3000rpm，研磨160min，然后真空干燥直至恒重。將干燥后的表面功能化的納米氧化鋅23.4g，5103表面活性劑1.5g，金絲桃蒽酮lg，純凈水40.4g置入NetzschShearMaster研磨儀中，控制轉速為250-350rpm進行攪拌，再依次加入羥乙基纖維素0.5g，水溶性聚酯-氨脂樹脂24g，二甲氨基乙醇(DMEA)lg，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.3g，對甲苯磺酰胺0.3g，水溶性染料1.6g，攪拌40min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。對比例1將氧化鋅39g，甲基異丁基酮19.6g，二甲苯18.lg置入NetzschShearMaster研磨儀中，控制轉速為250-350rpm進行攪拌，再依次加入松香10g，丙烯酸樹脂6.2g，FlexolLOE1.5g，MPA2000X0.6g，銳鈦型二氧化鈦3g，白炭黑0.4g，油性染料1.6g，繼續攪拌30-90min。對比例2將氧化鋅25.4g，二甲氨基乙醇(DMEA)O.9g，銳鈦型二氧化鈦lg，純凈水40g置入NetzschShearMaster研磨儀中，控制轉速為250_350rpm進行攪拌，再依次加入5103表面活性劑1.5g，羥乙基纖維素0.5g，水溶性聚酯-氨脂樹脂24g，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)6.4g，對甲苯磺酰胺0.3g，攪拌30-90min。對實施例1-4及對比例的涂層性能進行測試先將高性能鋁合AL2024-T3航空板材切割成正方形測試板(50mmX50mm)，用丙酮溶液擦除測試板上的殘留油脂，參照美國波音公司BAC5749標準用堿性清潔劑去除測試板上殘留物質，依據BAC5765標準進一步對測試板表面進行脫氧處理，參照BAC5748標準進一步處理鋁合金表面，然后在室溫下用去離子水沖洗表面，干燥，備用。將潔凈的測試版進一步作防腐蝕處理，具體操作請參閱上海波平航空科技有限公司申請的《高強度、高韌性鋁合金耐腐蝕涂層的制備方法》專利中相關細節。然后在耐腐蝕鋁合金表面噴涂納米氧化鋅抗菌、抗污液，真空干燥48h，去除溶劑，形成抗菌，抗污保護層，進行過氧化氫含量測定。具體測試方法如下在塑料桶中裝入1L人造海水(ASTMD1141)，并用空氣泵往海水中不斷充入空氣，將一塊涂上本實例涂層的鋁基測試板浸沒于人造海水中，用60w白熾燈對人造海水表面進行照射，每隔一定照射時間提取人造海水樣品，用ET8600過氧化氫測定儀，測定H202痕量，結果如表l所示。表1測試樣品照射時間/hH202/mg/L實施例100480.4720.62001.6實施例200480.6720.82001.8實施例300480.3720.72001.5實施列4007<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例5—種納米氧化鋅抗菌抗污涂料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)將lg氧化鋅改性助劑檸檬酸氫二銨溶解于90g助溶劑去離子水中，開啟攪拌后將20g粒徑為20nm，比表面積為10m2/g的納米氧化鋅顆粒緩慢倒入助溶劑中，得到溶液，該溶液經超聲波震蕩2h后導入研磨裝置，控制研磨轉速為2500rpm，研磨150min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的納米氧化鋅；(3)將20g表面功能化的納米氧化鋅、0.5g光敏劑鈦酸鍶及30g二甲苯置于研磨裝置中，控制研磨轉速為250rpm，再加入1.5g粘結劑羥基纖維素、15g高分子聚合物聚氨酯樹脂及2g助劑對甲苯磺酰胺，繼續攪拌30min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。實施例6(1)將3g氧化鋅改性助劑檸檬酸氫二銨溶解于160g助溶劑乙醇中，開啟攪拌后將60g粒徑為100nm，比表面積為200m7g的納米氧化鋅顆粒緩慢倒入助溶劑中，得到溶液，該溶液經超聲波震蕩5h后導入研磨裝置，控制研磨轉速為3000rpm，研磨200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的納米氧化鋅；(3)將60g表面功能化的納米氧化鋅、3g光敏劑meso-四(N-甲基_4_吡啶基)卟啉及50g甲基異丁基酮置于研磨裝置中，控制研磨轉速為350rpm，再加入10g粘結劑聚丙烯、30g高分子聚合物聚硅氧烷樹脂及2g對甲苯磺酰胺、4g白炭黑、4g油性染料，繼續攪拌90min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。以上實施例和配方例僅用于本發明而非限制本發明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例、配方例對本發明已進行了詳細說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發明精神和范圍的技術方案及其改進，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。權利要求一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，該涂料包括以下組分及重量份納米氧化鋅顆粒20-60；氧化鋅改性助劑0-3；光敏劑0.5-3；粘結劑1.5-10；高分子聚合物15-30；助劑2-10；溶劑30-50；助溶劑90-160。2.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的納米氧化鋅顆粒比表面積為10-200m7g，該顆粒尺寸為20-100nm。3.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的氧化鋅改性助劑包括檸檬酸氫二銨、1，2-二羥基-3，5-二磺酸鈉或2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙酸。4.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的光敏劑包括鈦酸鍶，銳鈦型二氧化鈦，金絲桃蒽酮，嚇啉酸鋅，meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉，羥基吡啶硫酮鋅或茂并芳庚中的一種或幾種。5.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的粘結劑包括環氧化亞麻籽油、聚烯烴長鏈分子類或羥基纖維素中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的高分子聚合物包括丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚硅氧烷樹脂、聚醇酸樹脂或聚酯類中的一種或幾種。7.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的助劑包括硅酮類表面活性劑、對甲苯磺酰胺、六甲氧甲基三聚氰胺、二甲氨基乙醇、松香、白炭黑、油性染料或水溶性染料中的一種或幾種。8.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的溶劑包括甲基異丁基酮、乙醇、二甲苯或水。9.根據權利要求1所述的一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料，其特征在于，所述的助溶劑包括去離子水、乙二醇異丙醚或乙醇。10.—種納米氧化鋅抗菌抗污涂料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)備料按照以下組分及重量份含量準備原料納米氧化鋅顆粒20-60，氧化鋅改性助劑0-3，光敏劑0.5-3，粘結劑1.5-10，高分子聚合物15-30，助劑2-10，溶劑30-50，助溶劑90-160:(2)將氧化鋅改性助劑溶解于助溶劑中，開啟攪拌后將納米氧化鋅顆粒緩慢倒入助溶劑中，得到溶液，該溶液經超聲波震蕩2-5h后導入研磨裝置，控制研磨轉速為2500-3000rpm，研磨150-200min，再真空干燥至恒重，得到表面功能化的納米氧化鋅；(3)將表面功能化的納米氧化鋅、光敏劑及溶劑置于研磨裝置中，控制研磨轉速為250-350rpm，再加入粘結劑、高分子聚合物及助劑，繼續攪拌30_90min，即得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。全文摘要本發明涉及一種納米氧化鋅抗菌抗污涂料及其制備方法，該涂料包括以下組分及重量份含量納米氧化鋅顆粒20-60、氧化鋅改性助劑0-3、光敏劑0.5-3、粘結劑1.5-10、高分子聚合物15-30、助劑2-10、溶劑30-50、助溶劑90-160，將氧化鋅改性助劑溶解于助溶劑中，開啟攪拌后倒入納米氧化鋅顆粒，超聲波震蕩后經研磨、干燥至恒重，得到表面功能化的納米氧化鋅，再加入光敏劑、粘結劑、高分子聚合物及助劑攪拌得到納米氧化鋅抗菌抗污涂料。與現有技術相比，本發明具有抗菌普適性，抗污能力突出，耐候性能優異，尤其適合船艦、交通、學校、醫院、建筑等行業中大規模使用。文檔編號C09D167/08GK101701120SQ20091019897公開日2010年5月5日申請日期2009年11月18日優先權日2009年11月18日發明者梅東余,汪洪,胡益民申請人:上海波平航空科技有限公司