CN102229766A

CN102229766A - 一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102229766A
Application number: CN2011101709882A
Authority: CN
Inventors: 王晴; 贺天姝; 刘军; 张静; 丁兆洋
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2011-11-02

Abstract

本发明公开了一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料及其制备方法。具有抗菌效果明显和环保节能的意义。组方中加入一定配比的苯丙乳液，锐钛矿型二氧化钛，滑石粉，轻钙，重钙，高岭土，抗菌剂，助剂。制备工艺为：先将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入水中进行搅拌。然后将锐钛矿型二氧化钛的滑石粉、轻钙、重钙、0.5%～1.5%的抗菌剂依次加入，加入后进行打浆，当浆体的细度

Description

一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，特别涉及一种具有良好抗菌效果的环保型纳米TiO₂抗菌剂的制备及其在涂料中的应用。

背景技术

随着人民生活水平和对环境安全性要求的提高，人们越来越重视“环保”这个一概念，而绿色建材也广泛的应用于各种地方。抗菌涂料是通过添加具有抗菌功能并能在涂膜中稳定存在的抗菌剂经一定工艺加工后制得具有抗菌和杀菌功能的涂料，其既不污染环境，又能长时间保持抗菌和杀菌功效。目前，市场上出售的抗菌涂料大多是选择纳米银作为抗菌剂基体，例如中国发明专利200610041823.4号《载纳米银水性抗菌涂料及其制备方法》公开了一种将膨润土和纳米银复合成抗菌材料加入到涂料的方法；中国发明专利200410051607.9号《一种纳米金属银抗菌涂料及其制备方法》使用纳米金属银作为抗菌剂制备抗菌涂料。而以银为抗菌剂的抗菌涂料价格高、耐侯性差，银容易以氧化物的形式析出，使得抗菌持续时间短，且使涂料变色。

纳米TiO₂以其活性高、热稳定性及耐热性好、持续性长、安全性高等优点，成为最受关注的无机抗菌剂。纳米TiO₂对绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌等都具有很强的杀菌能力。本发明基于抑制大肠杆菌的生长，制备纳米TiO₂抗菌涂料。

发明内容

本发明的目的为了解决现有抗菌涂料的持久性差、安全性差、价格高、使用范围受限等问题，提供了一种安全的、持久的、价格低廉的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料及其制备方法。

该种涂料系选用苯丙乳液、锐钛矿型二氧化钛、锌沸石-Ce纳米TiO₂抗菌剂、填料、助剂，以水为溶剂分散制得，这种抗菌涂料能有效抑制大肠杆菌的生长而且不影响涂料本身的性能。

结合TiO₂的特点，采用纳米技术将纳米TiO₂改性并作为抗菌剂应用于涂料中。由于将纳米TiO₂抗菌剂以填料的方式添加到涂料中，成功地解决了抗菌剂难分散、易团聚等问题。

技术方案:

一种纳米TiO₂抗菌涂料，以质量百分比计，组分为：

苯丙乳液： 5% ～20%

锐钛矿型二氧化钛： 2.5%～15%

滑石粉： 0%～3%

轻钙： 0%～30%

重钙： 20%～30%

高岭土： 0%～10%

抗菌剂： 0.5%～1.5%

助剂 2%～6%

水 25%～30%

所述助剂可为消光剂、耐磨粉、消泡剂、流平剂中的一种或几种。其中消光剂可以选用德固赛公司的OK500、OK412、及格雷斯的907、906等；耐磨粉可以选用杭州微微纳米材料公司的M-5或者广东金猴化工M-10或者日本龙森VX-S；消泡剂可以选用BYK公司的BYK052、BYK066N或者荷兰汽巴公司的EFKA2020、EFKA2038；流平剂可以选择BYK公司的BYK360、BYK358、BYK333、BYK306及道康宁的27，最好选用BYK公司的BYK358和道康宁的27混合使用；抗菌剂为自制的锌沸石/铈掺杂纳米二氧化钛无机抗菌剂。

锌沸石/铈掺杂纳米二氧化钛无机抗菌剂的制备：

第一步：锌沸石的制备

沸石粉研磨过筛后，称取适量的粒度为100目的沸石粉5g，加入100ml去离子水，在超声波振荡仪中分散约30min后，按比例加入一定量的硝酸锌，搅拌均匀后，为了让硝酸锌与沸石粉充分接触，静置24h，形成锌沸石浆体。

第二步：铈掺杂纳米二氧化钛基体的制备

采用浸渍法制备铈掺杂纳米二氧化钛基体，先称取适量的纳米二氧化钛，加入100ml去离子水，再按照试验确定的纳米二氧化钛与硝酸铈的物质的量之比加入适量的硝酸铈，然后放入超声波振荡仪中分散约30min，备用。

第三步：锌沸石/铈掺杂纳米二氧化钛无机抗菌剂的制备

将制得的锌沸石浆体加入到铈掺杂的纳米二氧化钛基体中，在60℃的恒温水浴环境中添加稀硝酸来调节反应液的pH值，取出后抽滤并在鼓风干燥箱中以一定温度干燥1h~2h，待干透后放入马弗炉焙烧1h，然后研磨成粉末状，即制得锌沸石/铈掺杂纳米二氧化钛无机抗菌剂。

抗菌涂料的制备工艺为：　

第一步，将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入25%～30%的水中，以400r/min进行搅拌。

第二步，将2.5%～15%的锐钛矿型二氧化钛、0%～2.5%的滑石粉、10%～30%的轻钙、20%～30%的重钙、0.5%～1.5%的抗菌剂以800r/min依次加入，加入后把转数调到4000r/min进行打浆，当浆体的细度

50

m的时候，将转数下调到800r/min进行冷却。

第三步，冷却到一定温度后加入水合纤维素、消泡剂、成膜助剂和乳液，最后进行pH的调节和涂料粘度的调节。

抗菌涂料抗菌性的检测方案：

第一步，将10.0g蛋白胨、5.0g琼脂、3.0g牛肉膏加到1000ml去离子水中，在电炉上仔细加热至溶化，用NaOH调节pH至7.0，加蒸馏水至1L，然后分装于锥形瓶，置高温下灭菌（6.81kg/30min），冷却到50℃后倒入培养皿中再冷却至室温，制备培养基。

第二步，试验的细菌为大肠杆菌，制备直径为1cm的滤纸片，在该滤纸片的两面分别刷上抗菌涂料，待涂料干后，放入到培养基中，并在恒温箱中培养12～24h后，取出，用游标卡尺量取抑菌圈的直径。为保证数据的准确性，每隔60o在不同的方向对每个样品的抑菌圈宽度各测量6次，每种无机抗菌剂各取3个样品进行抑菌圈实验，抑菌圈大小为各样品抑菌圈宽度的平均值。最后采用普通照相机拍摄抑菌圈照片。

与现有技术相比，本发明给出的这种抗菌涂料的有益效果是：抗菌效果明显，且为水性体系，具有环保节能的意义，耐洗刷、耐候性良好，生产工艺简单，成本较低，产品性能稳定。

具体实施方式

实施例1为本发明给出的一种纳米TiO₂抗菌涂料，其组分包括苯丙乳液、锐钛矿型二氧化钛、滑石粉、重钙、轻钙、抗菌剂、助剂和水，其中各组分的加入量为（质量百分数）：

苯丙乳液　　　　　　　　　　　　10%

锐钛矿型二氧化钛　　　　　　　　5%

滑石粉　　　　　　　　　　　　　3%

重钙　　　　　　　　　　　　　　27%

轻钙　　　　　　　　　　　　　　20%

抗菌剂　　　　　　　　　　　　　1%

助剂　　　　　　　　　　　　　　6%

水　　　　　　　　　　　　　　　28%

其制备工艺为：先将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入28%的水中，低速搅拌均匀后，再将质量分数为5%的锐钛矿型二氧化钛、3%的滑石粉、27%的重钙、20%的轻钙、1%的抗菌剂加入高速搅拌约30min, 当体系颗粒细度达到50

m以下时，加入消泡剂、成膜助剂、质量分数为10%的苯丙乳液，低速搅拌约20min，加入AMP-95pH调节剂，采用滴定法对涂料pH值进行调节，每次加入涂料中不超过1滴，待pH值为7~8左右时停止滴加调节剂。最后加入TZ-06增稠剂，采用NDJ-旋转粘度计测试粘度，把制备好的涂料放在NDJ-旋转粘度计的托盘中，将4^#转子浸入涂料中，使涂料液面刚好达到转子轴的标记处，按下粘度计开关，停止后读出读数。若测定的粘度值不符合设计要求，继续添加增稠剂直至粘度值达到预期指标要求，静置即为成品。

实施例2为本发明给出的一种纳米TiO₂抗菌涂料，其组分包括苯丙乳液、锐钛矿型二氧化钛、滑石粉、重钙、高岭土、抗菌剂、助剂和水，其中各组分的加入量为（质量百分数）：

苯丙乳液　　　　　　　　　　　　15%

锐钛矿型二氧化钛　　　　　　　　10%

滑石粉　　　　　　　　　　　　　3%

重钙　　　　　　　　　　　　　　25%

高岭土　　　　　　　　　　　　　10%

抗菌剂　　　　　　　　　　　　　1%

助剂　　　　　　　　　　　　　　6%

水　　　　　　　　　　　　　　　30%

其制备工艺为：先将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入30%的水中，低速搅拌均匀后，再将质量分数为10%的锐钛矿型二氧化钛、3%的滑石粉、25%的重钙、10%的高岭土、1%的抗菌剂加入高速搅拌约30min，当体系颗粒细度达到50

m以下时，加入消泡剂、成膜助剂、质量分数为15%的苯丙乳液，低速搅拌约20min，最后加入AMP-95pH调节剂，采用滴定法对涂料pH值进行调节，每次加入涂料中不超过1滴，待pH值为7~8左右时停止滴加调节剂。最后加入TZ-06增稠剂，采用NDJ-旋转粘度计测试粘度，把制备好的涂料放在NDJ-旋转粘度计的托盘中，将4^#转子浸入涂料中，使涂料液面刚好达到转子轴的标记处，按下粘度计开关，停止后读出读数。若测定的粘度值不符合设计要求，继续添加增稠剂直至粘度值达到预期指标要求，静置即为成品。

实施例3本发明给出的一种纳米TiO₂抗菌涂料，其组分包括苯丙乳液、锐钛矿型二氧化钛、滑石粉、重钙、高岭土、抗菌剂、助剂和水，其中各组分的加入量为（质量百分数）：

苯丙乳液　　　　　　　　　　　　20%

锐钛矿型二氧化钛　　　　　　　　15%

滑石粉　　　　　　　　　　　　　2%

重钙　　　　　　　　　　　　　　20%

高岭土　　　　　　　　　　　　　10%

抗菌剂　　　　　　　　　　　　　1%

助剂　　　　　　　　　　　　　　2%

水　　　　　　　　　　　　　　　30%

其制备工艺为：先将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入30%的水中，低速搅拌均匀后，再将质量分数为15%的锐钛矿型二氧化钛、2%的滑石粉、20%的重钙、10%的高岭土、1%的抗菌剂加入高速搅拌约30min, 当体系颗粒细度达到50m以下时，加入消泡剂、成膜助剂、质量分数为20%的苯丙乳液，低速搅拌约20min，最后加入AMP-95pH调节剂，采用滴定法对涂料pH值进行调节，每次加入涂料中不超过1滴，待pH值为7~8左右时停止滴加调节剂。最后加入TZ-06增稠剂，采用NDJ-旋转粘度计测试粘度，把制备好的涂料放在NDJ-旋转粘度计的托盘中，将4^#转子浸入涂料中，使涂料液面刚好达到转子轴的标记处，按下粘度计开关，停止后读出读数。若测定的粘度值不符合设计要求，继续添加增稠剂直至粘度值达到预期指标要求，静置即为成品。

使用方法:

使用前应首先对内墙表面进行修补、清扫、填补缝隙、局部刮腻子、磨平，并涂刷两遍涂料。使用过程中，因使用环境、涂刷工艺等因素不一样，所以使用情况也有一定的差别，应根据实际情况调整涂刷量，以求得最佳使用效果。

Claims

1.一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：其组方配比如下：

各组分的加入量为质量百分比

苯丙乳液： 5%～20%

锐钛矿型二氧化钛： 2.5%～15%

滑石粉： 0%～3%

轻钙： 0%～30%

重钙： 20%～30%

高岭土： 0%～10%

抗菌剂： 0.5%～1.5%

助剂： 2%～6%

水： 25%～30% 。

2.根据权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：该抗菌涂料的各组分的加入量为：苯丙乳液10%、锐钛矿型二氧化钛5%、滑石粉3%、重钙27%、轻钙20%、抗菌剂1%、助剂6%、水28%。

3.根据权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：该抗菌涂料的各组分的加入量为：苯丙乳液15%、锐钛矿型二氧化钛10%、滑石粉3%、重钙25%、高岭土10%、抗菌剂1%、助剂6%、水30%。

4.根据权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：该抗菌涂料的各组分的加入量为：苯丙乳液20%、锐钛矿型二氧化钛15%、滑石粉2%、重钙20%、高岭土10%、抗菌剂1%、助剂2%、水30%。

5.根据权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：所述助剂可为消光剂、耐磨粉、消泡剂、流平剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料，其特征在于：抗菌剂为锌沸石/铈掺杂纳米二氧化钛无机抗菌剂。

7.一种如权利要求1所述的一种载锌沸石基铈掺杂纳米二氧化钛抗菌涂料的制备方法，其特征在于：　

第一步，将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入25%～30%的水中，进行搅拌；

第二步，将2.5%～15%的锐钛矿型纳米二氧化钛、0%～2.5%的滑石粉、0%～30%的轻钙、20%～30%的重钙、0.5%～1.5%的抗菌剂以800r/min依次加入，加入后把转数调到4000r/min进行打浆，当浆体的细度 50

m的时候，将转数下调到800r/min进行冷却；

第三步，冷却后加入水合纤维素、消泡剂、成膜助剂和乳液，最后进行pH的调节和涂料粘度的调节，静置即为成品。