CN100503753C - 一种纳米抗菌水性木器漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种单组分纳米抗菌水性木器漆及其制备方法。本发明以三种不同的水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和的纳米水性丙烯酸树脂乳液以不同比例混配作为成膜物，在成功实现降低产品成本的同时，还具有低VOC值、抗粘连、耐划伤、耐污染、耐黄变和封闭性好的特点。本发明使用的复合型无机抗菌剂以有机膨胀土预制溶胶为载体，含有多种无机纳米成份，不仅具有绿色环保、广谱抗菌和抗菌功能持久性强优点，还容易混合加工，解决了普通无机抗菌剂生产加工过程中易沉降、易变色和易团聚的工艺难题。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种单组分纳米抗菌水性木器漆及其制备方法。
【背景技术】
目前传统的木器漆中多为溶剂型木器漆，以溶剂型聚氨酯和硝基漆为主。这种木器漆由于有机挥发物总量(VOC)比较高，对环境污染比较大，影响人们的健康。特别是随着电脑的广泛使用，人们的生活方式逐渐变外户为室内为主后，更易造成严重的“室内环境污染”。
在国际上，溶剂型木器漆的使用已经受到严格限制。欧洲已于2004年全面禁止生产、销售溶剂型漆。我国也计划到2008年全面禁止溶剂型木器漆。而水性木器漆因不污染环境，已经成为市场的宠儿，具有非常广阔的市场前景。
市场上目前存在的水性木器漆有单组分和双组分两种类型。如国内专利申请200410075486.1、02125991.7所介绍的均为双组份水性木器漆，这种双组份水性木器漆性能一般优于单组份水性木器漆，但价格昂贵，而且在使用前须将两种组份按特定比例混合，通过其发生交联固化反应成膜。施工和使用很不方便，对施工人员素质要求较高，两种组份混合过早、混合比例不当或混合不均匀都会造成严重的质量问题，故限制了其应用。所以市场上更多地采用单组分类型。如国内专利申请02100113.8、200510065482.X、02125992.5、03141382.X、200510102460.6所介绍的均为单一水性木器漆。
由于人们生活水平的提高，供选购的水性木器漆是否具有“抗菌”效果也越来越成为用户关注的焦点。专利申请200410075486.1、200410065860.X中采用了纳米二氧化钛(实为锐钛晶形纳米二氧化钛，也称光触媒)为主抗菌成份，其缺点是需要在紫外光(包括自然光中的紫外波段)照射下发生光触媒反应，并且会对包括涂料本身的有机成份造成降解。
专利申请02120734.8中采用了有机抗菌剂，其缺点是稳定性差、易降解，容易产生有害残留。而专利200510102460.6中采用纳米银粉及光触媒粉的混合分散液为抗菌成分，其主要问题是银极易氧化变色，稳定性差，纳米银粉和纳米二氧化钛粉也易团聚沉降，对面漆清漆尤其不适用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种成本低廉，使用方便，抗菌防霉功能稳定性好的绿色环保水性木器漆。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案实现，一种纳米抗菌水性木器漆，包括以水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和纳米水性丙烯酸树脂乳液的混合物为成分的成膜物，及纳米复合无机抗菌剂。
为进一步实现上述技术方案，该纳米抗菌水性木器漆包括如下组分(W/W)：水性聚氨酯乳液10-20％、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液10-20％和纳米水性丙烯酸树脂乳液30-60％、纳米复合无机抗菌剂0.5-3.0％以及纳米防沉增稠剂0.1-0.3％、纳米耐沾污剂1.0-3.0％、纳米抗老化剂1.0-3.0％、纳米双疏剂1.0-3.0％、纳米耐磨硬化剂1.0-3.0％、润湿分散剂0.5-1.0％、消泡剂0.2-0.4％、流平剂0.2-0.4％。
为进一步实现上述技术目的，所述纳米复合无机抗菌剂以有机膨胀土预制溶胶为载体，包含有纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅成份。
本发明的另一目的在于，提供一种纳米抗菌水性木器漆的制备方法。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案实现，一种纳米抗菌水性木器漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备纳米复合无机抗菌剂：将适量硝酸银、硝酸锌与还原剂、稳定剂一起加入纯水中，充分反应后，加入5％(W/W)的有机膨润土，水浴加热至50℃，添加入纳米氧化锌、锐钛晶型质量百分比不超过2.5％的纳米二氧化钛、纳米氧化铝和纳米二氧化硅，充氮气保护，1500-2000rpm高速搅拌3-4小时，搅拌结束后降温，密闭静置12小时，成凝胶状待用。
(2)将水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、纳米水性丙烯酸树脂乳液按照10-20％：10-20％：30-60％的比例(W/W)混合，搅拌10分钟，转速600-700rpm。
(3)将水、湿润剂和消泡剂混合搅拌，依次加入纳米复合无机抗菌剂、纳米耐沾污剂、纳米抗老化剂、纳米双疏剂和纳米耐磨硬化剂，搅拌15分钟，转速700-800rpm。
(4)上述料浆经砂磨机或三锟机研磨至≤10微米，经500目标准筛过滤。
(5)将步骤(4)所得混合液加入步骤(2)制得的乳液中，高速搅拌10分钟，转速1000-1200rpm。
(6)依次加入纳米防沉增稠剂、流平剂、其他助剂，搅拌30分钟，转速900-1000rpm。
(7)结束搅拌，过滤分装静置得成品。
本发明以三种不同的水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和的纳米水性丙烯酸树脂乳液以不同比例混配作为成膜物，在成功实现降低产品成本的同时，还具有低VOC值、抗粘连、耐划伤、耐污染、耐黄变和封闭性好的特点。在三种乳液中，水性聚氨酯乳液成膜丰满度、漆膜硬度和耐划伤性能好，但成本和VOC值较高；水性丙烯酸改性聚氨酯乳液耐磨、热稳定和抗冻融性出色，但耐黄变和耐污染性能稍差；纳米水性丙烯酸乳液成本低廉、零VOC、柔韧性、耐污染和封闭性良好，但硬度和耐磨性能较低，将三者按一定比例进行混拼，进行优势互补，实现各方面均衡，以保障产品性能的全面达标。
本发明使用的复合型无机抗菌剂以有机膨胀土预制溶胶为载体，含有多种无机纳米成份，不仅具有绿色环保、广谱抗菌和抗菌功能持久性强优点，还容易混合加工，解决了普通无机抗菌剂生产加工过程中易沉降、易变色和易团聚的工艺难题。
本发明使用了包括纳米防沉增稠剂、纳米耐沾污剂、纳米抗老化剂、纳米双疏剂、纳米耐磨硬化剂等在内的多种纳米功能助剂，具有提高产品硬度、耐磨、耐老化、耐水、耐热、耐酸碱等多方面性能的优点。由于选用纳米功能助剂均为零VOC和无机类产品，进一步提高了产品的环保性能。
用户根据使用环境和操作条件的不同，可在本发明中添加一种或多种不同含量的其它助剂使用。比如添加颜料和染料可制成有色漆，添加消光剂可作为哑光漆，在南方潮湿环境下使用时可添加催干剂，在北方低温条件下使用和运输时添加防冻剂等。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
以下是一个实施(面漆)制备配方组成(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 20％
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 20％
纳米水性丙烯酸树脂乳液 40％
纳米复合无机抗菌剂 0.5％
纳米防沉增稠剂 0.2％
纳米耐沾污剂 1.0％
纳米抗老化剂 1.0％
纳米双疏剂 1.0％
纳米耐磨硬化剂 2.0％
润湿分散剂 0.8％
消泡剂 0.4％
流平剂 0.4％
乳化蜡 0.8％
水 12％
上述实施例的制备工艺是：
(1)将三种乳液按比例混合，搅拌10分钟，转速600-700rpm。
(2)将水、湿润剂和消泡剂混合搅拌，依次加入纳米复合无机抗菌剂、纳米耐沾污剂、纳米抗老化剂、纳米双疏剂和纳米耐磨硬化剂，搅拌15分钟，转速700-800rpm。
(3)上述料浆经砂磨机或三锟机研磨至≤10微米，经500目标准筛过滤。
(4)将(3)所得混合液加入(1)乳液中，高速搅拌10分钟，转速1000-1200rpm。
(5)依次加入纳米防沉增稠剂、流平剂和乳化蜡，搅拌30分钟，转速900-1000rpm。
(6)结束搅拌，过滤分装静置得成品。
上述纳米复合无机抗菌剂组分的制备方法是：将适量硝酸银、硝酸锌与还原剂、稳定剂一起加入纯水中，充分反应后，加入5％(W/W)的有机膨润土，水浴加热至50℃，添加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛(其中锐钛晶型质量百分比不超过2.5％)、纳米氧化铝和纳米二氧化硅，充氮气保护，1500-2000rpm高速搅拌3-4小时，搅拌结束后降温，密闭静置12小时，成凝胶状即可。以下实施例中纳米复合无机抗菌剂组分的制备方法相同。
实施例二：
纳米抗菌水性木器漆地板面漆制备配方组成(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 20％
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 20％
纳米水性丙烯酸树脂乳液 40％
纳米复合无机抗菌剂 0.8％
纳米防沉增稠剂 0.2％
纳米耐沾污剂 2.0％
纳米抗老化剂 1.0％
纳米双疏剂 1.0％
纳米耐磨硬化剂 3.0％
润湿分散剂 1.0％
消泡剂 0.4％
流平剂 0.3％
增滑剂 0.5％
负离子发生剂 0.5％
水 9.4％
实施例三：
纳米抗菌水性木器家装哑光面漆制备配方组成(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 10％
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 10％
纳米水性丙烯酸树脂乳液 60％
纳米复合无机抗菌剂 1.5％
纳米防沉增稠剂 0.2％
纳米耐沾污剂 3.0％
纳米抗老化剂 3.0％
纳米双疏剂 3.0％
润湿分散剂 1.0％
消泡剂 0.2％
流平剂 0.4％
负离子发生剂 0.5％
消光剂 1.0％
水 6.2％
实施例四：
纳米抗菌水性木器有色家装面漆制备配方组成(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 15％
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 15％
纳米水性丙烯酸树脂乳液 30％
纳米复合无机抗菌剂 3.0％
纳米防沉增稠剂 0.3％
纳米耐沾污剂 1.0％
纳米抗老化剂 3.0％
纳米双疏剂 1.0％
纳米耐磨硬化剂 1.0％
润湿分散剂 1.0％
消泡剂 0.4％
流平剂 0.4％
增塑剂 0.3％
颜料 15％
水 13.6％
实施例五：
纳米抗菌水性木器漆防冻面漆制备配方组成(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 15％
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 15％
纳米水性丙烯酸树脂乳液 45％
纳米复合无机抗菌剂 2.0％
纳米防沉增稠剂 0.3％
纳米耐沾污剂 3.0％
纳米抗老化剂 1.0％
纳米双疏剂 1.0％
纳米耐磨硬化剂 1.0％
润湿分散剂 0.6％
消泡剂 0.2％
流平剂 0.4％
增滑剂 0.5％
防冻剂 4.5％
水 8.5％
实施例六：
纳米抗菌水性木器漆底漆制备配方组成(W/W)：
纳米水性丙烯酸树脂乳液 80％
纳米复合无机抗菌剂 0.5％
纳米防沉增稠剂 0.5％
纳米耐沾污剂 0.5％
纳米二氧化硅 1.5％
纳米钛白粉 1.0％
润湿分散剂 0.8％
消泡剂 1.0％
流平剂 0.8％
助磨剂 2.0％
水 11.4％
本发明的产品抗菌性能通过广东微生物分析检测中心按IC/T897-2002标准检测，对大肠杆菌(ATC25922)和金黄色葡萄球菌(ATC6358)的抗菌率均在99.9％。
实施例七：
纳米抗菌水性木器漆的施工流程：
(1)木材打磨：
待涂装的木材表面应用200#砂布初磨后再用1000#砂布打磨，使其平整光滑，用湿抹布清除打磨的灰渣，彻底清洁并晾干后准备涂漆。
(2)第一道底漆：
第一道底漆的主要作用是封底。涂刷时漆液宜稀，可加入10～30％的水兑稀后涂刷，使漆液涌入木材毛细孔内，这样有利于增加漆膜的附着力。漆液用前过200目绢网，特别是喷涂，必须先过滤才能使用。待第一道漆干后(视温度和温度而定，约需2～8h)，用1000#砂纸将木材表面竖起的毛刺打磨除去，使表面基本光滑。
(3)底漆封底：
视木材表面粗糙度不同可刷1～2道底漆。特别不平整的表面还可多刷，一般情况下刷两道即可，每道间隔至少0.5h(前一道实干后再刷二道)。要磨不得过度用力，只须轻轻打磨去极不平整处现涂下一道底漆。封底后放置至少2h，用砂纸打磨平滑(晾置时间长一些更好打磨)，最好用1200-1500#砂纸水磨打平滑。但是，对水有可能引起木材翘曲、变形、开胶的场合，不得进行水磨。水磨后冲洗干净，擦干、晾干后才能进行下一涂装。
(4)底漆丰厚
封底后的木材表面经打磨、清洁后就可再涂底漆，2h后轻轻打磨再涂一道，若要水磨，放置时间宜更长一些(4h以上)。重复此过程，再磨、再涂，直至满意为止。涂得越多，丰满度越好，该步骤可根据用户需求而取舍。
(5)上面漆
在底漆的基础上，涂亮光面漆或哑光面漆1～3道，通常不少于2道为好。涂每一道面漆前必须用1200-1500#砂纸轻轻打磨前一道罩面漆，以增大涂层间的附着力。在亮光漆上再涂哑光漆可使涂层改为哑光型，而在哑光漆上涂亮光漆可能会降低漆膜亮度，达不到最高亮度和透明度。面漆涂装前，无论刷涂还是喷涂，应先经200#绢网过滤后再施工。
(6)喷涂施工
喷涂施工的漆膜比刷涂漆膜更平整。喷涂用水性木器漆就在原漆的基础上加少量水兑稀后现用，兑稀后的漆液其涂—4杯粘度应在18s左右。兑稀搅匀后应该静置至少20min，待搅入的气泡基本消失后再涂装。喷涂前漆液必须先经200目绢网过滤，以免带入杂质，影响漆膜质量。喷涂一般以两个十字为宜。出漆量不宜过大，不可喷得太厚，否则容易产生流挂、桔皮等弊病。如果想要增大漆膜厚度，宜采用多次喷涂的方法解决。
本发明组分中的各种纳米助剂可选用江苏晨光纳米材料科技有限公司、北京首创纳米科技公司及广州云星科学仪器有限公司生产或提供的系列纳米助剂。润湿分散剂、消泡剂、流平剂均为市场上所常用的各类产品。润湿分散剂可选用日本诺普科公司的SN-DISPERSANT系列、美国罗门哈斯公司的OROTAN系列、德国迪高公司的TEGO系列、荷兰埃夫卡公司的EFKA系列等。消泡剂可用德国毕克公司的BYK系列、荷兰埃夫卡公司的EFKA系列、德国巴斯夫公司的PLURIOL系列等。流平剂包括美国罗门哈斯公司的RM系列、劲辉公司的RHEOLATE系列、美国气体化工的SUNFYNOL系列、德国迪高公司的TEGO系列等。
以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种纳米抗菌水性木器漆，其特征在于，包括以水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和纳米水性丙烯酸树脂乳液的混合物为成分的成膜物，及纳米复合无机抗菌剂；所述纳米复合无机抗菌剂以有机膨胀土预制溶胶为载体，包含有纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的纳米抗菌水性木器漆，其特征在于，所述成膜物的配方组成为(W/W)：
水性聚氨酯树脂乳液 10-20％；
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 10-20％；
纳米水性丙烯酸树脂乳液 30-60％。
3.根据权利要求1或2所述的纳米抗菌水性木器漆，其特征在于，包括如下组分(W/W)：
水性聚氨酯乳液 10-20％；
水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液 10-20％；
纳米水性丙烯酸树脂乳液 30-60％；
纳米复合无机抗菌剂 0.5-3.0％；
纳米防沉增稠剂 0.1-0.3％；
纳米耐沾污剂 1.0-3.0％；
纳米抗老化剂 1.0-3.0％；
纳米双疏剂 1.0-3.0％；
纳米耐磨硬化剂 1.0-3.0％；
润湿分散剂 0.5-1.0％；
消泡剂 0.2-0.4％；
流平剂 0.2-0.4％。
4.根据权利要求3所述的纳米抗菌水性木器漆，其特征在于，还包括至少一种其他助剂3.0-24.5％，所述其他助剂为乳化蜡、增滑剂、负离子发生剂、颜料、染料、消光剂、催干剂、防冻剂。
5.一种纳米抗菌水性木器漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备纳米复合无机抗菌剂：将适量硝酸银、硝酸锌与还原剂、稳定剂一起加入纯水中，充分反应后，加入5％(W/W)的有机膨润土，水浴加热至50℃，添加入纳米氧化锌、锐钛晶型质量百分比不超过2.5％的纳米二氧化钛、纳米氧化铝和纳米二氧化硅，充氮气保护，1500-2000rpm高速搅拌3-4小时，搅拌结束后降温，密闭静置12小时，成凝胶状待用；
(2)将水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液、纳米水性丙烯酸树脂乳液按照10-20％：10-20％：30-60％的比例(W/W)混合，搅拌10分钟，转速600-700rpm；
(3)将水、湿润剂和消泡剂混合搅拌，依次加入纳米复合无机抗菌剂、纳米耐沾污剂、纳米抗老化剂、纳米双疏剂和纳米耐磨硬化剂，搅拌15分钟，转速700-800rpm；
(4)上述料浆经砂磨机或三锟机研磨至≤10微米，经500目标准筛过滤；
(5)将步骤(4)所得混合液加入步骤(2)制得的乳液中，高速搅拌10分钟，转速1000-1200rpm；
(6)依次加入纳米防沉增稠剂、流平剂、其他助剂，搅拌30分钟，转速900-1000rpm；
(7)结束搅拌，过滤分装静置得成品。
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