CN105111859A - 一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料及其制备方法，属于层状硅酸盐粘土矿物领域。所述纳米抗菌内墙涂料由伊蒙粘土纳米浆料和水性内墙乳胶漆组成，其中，伊蒙粘土纳米料浆的含量占纳米抗菌内墙涂料总质量的10～20wt％。所述涂料制备方法如下：(1)将天然的伊蒙粘土矿物破碎后加水制得料浆；(2)调节料浆的pH值后分散；(3)将料浆进行筛分、除铁、漂白；(4)采用高能量密度搅拌磨对漂白后的料浆进行研磨，得到纳米料浆；(5)将纳米料浆与水性内墙乳胶漆混合，充分搅拌均匀，即得到所述含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料。所述纳米抗菌内墙涂料具有优异的抗霉抗菌效果，且能显著降低涂料中的甲醛、甲苯、二甲苯等有毒有害物质。

Description

一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料及其制备方法，尤其涉及一种将纳米伊蒙粘土作为抗菌剂加入水性内墙乳胶漆中，以提高水性内墙乳胶漆的抗菌效果，属于层状硅酸盐粘土矿物的新应用领域。

背景技术

抗菌涂料是指在涂料中加入抗菌剂，使涂料具有抗菌性能。抗菌涂料，当用于家庭时，可以有效降低居室、家具表面、家用电器的细菌密度；当用于公共场合时，可以降低公共场所如公共汽车的把手、候车室座椅细菌浓度，降低交叉感染和接触感染的可能性；当用于食品加工厂、药品生产车间时，可以防止食品或药品受微生物污染的可能性，提高产品质量。

目前常用的抗菌剂包括天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂三种。

天然抗菌剂主要是天然动植物的一些提取物，如甲壳素、山葵等，使用简便，但因来源、提取技术、成本等条件限制，其应用推广有一定困难，且天然抗菌剂存在稳定性差、有色度等问题。

有机抗菌剂已有几十年的应用历史，在医疗领域及各工业领域得到广泛应用。有机抗菌剂如异噻唑啉酮类、苯并异噻唑啉酮类、甲醛释放剂、有机胺类、哌三嗪类等，杀菌速度快、开发和使用技术成熟，但存在耐热性差、易分解和使用寿命短等缺点，有的还有毒副作用，某些单体甚至有致癌作用。

无机抗菌剂分为两大类，一类是以无机化合物中含有抗菌性离子，如银、铜、锌等金属离子。此类抗菌剂根据其载体类型又分为沸石抗菌剂、磷酸复盐抗菌剂、硅胶抗菌剂、澎润土抗菌剂、可溶性玻璃抗菌剂等。引入抗菌离子的方法有离子交换法、熔融法和吸附法等。另一类是以Ti0₂为代表的光催化类抗菌剂，此类抗菌剂耐热性较一般无机抗菌剂高，但必须有紫外线照射、氧气或水的存在才能起到杀菌作用。无机抗菌剂具有无机材料所固有的高稳定性、优异的抗菌性，安全性高，已成为抗菌剂研究的主流。

水性涂料以水为分散介质，容易受到微生物污染与破坏，在涂料生产和贮存过程中易造成产品质量不稳定，变色、发臭、pH值改变，甚至涨听等现象；涂料干燥成膜后，会发生变色、松软、附着力降低、失光、开裂、气泡等现象，从而使涂层失去保护作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料及其制备方法，该涂料具有优异的抗菌和防霉效果，同时能有效消除涂料的游离甲醛、挥发性有机化合物等有毒有害物质，对人体无毒无害、绿色环保。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料，所述纳米抗菌内墙涂料由伊蒙粘土纳米料浆和水性内墙乳胶漆组成，其中，伊蒙粘土纳米料浆的含量是纳米抗菌内墙涂料总质量的10～20wt％。

本发明所述含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料的制备方法，步骤如下：

(1)干法破碎：将天然的伊蒙粘土矿物机械破碎成粒径小于5cm的伊蒙混层粘土矿小块；

(2)浸泡：将步骤(1)得到的伊蒙混层粘土矿小块加水浸泡12h，得到伊蒙粘土料浆；以所述料浆的总质量为100％计，其中，料浆固含量为45wt％；

(3)捣浆：调节伊蒙粘土料浆的pH值为9，加入分散剂，并采用砂磨分散机进行捣浆分散；其中，分散剂的加入量为所述料浆中固含量的1.5wt％；砂磨分散机的转速为1000rpm，搅拌时间为30min；

(4)筛分：将步骤(3)捣浆分散后的料浆过500目筛，得到筛下料浆；

(5)除铁：采用高梯度磁选机对步骤(4)得到的料浆进行除铁，料浆在高梯度磁选机中循环3次，高梯度磁选机的磁场强度为10000Gs；

(6)化学漂白：将除铁后的料浆在1000rpm、65℃的条件下进行漂白，具体为：先采用H₂SO₄溶液调节料浆的pH值为5，然后加入保险粉，反应60min，再加入草酸，反应60min；之后再对料浆进行分离得到黄色固体，将所得黄色固体水洗至白色，然后加水使料浆固含量为45wt％，即可得到漂白后的料浆；其中，保险粉的加入量为料浆中固含量的1wt％，草酸的加入量为料浆中固含量的1.5wt％；

(7)研磨：采用高能量密度搅拌磨对漂白后的料浆进行研磨，其中，泵的给料速度为3L/min，研磨介质为直径0.7mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介质填充率为85％，磨机转速为1400rpm，研磨时间为12～48h；研磨后得到纳米料浆；

(8)混合：将步骤(7)得到的伊蒙粘土纳米料浆与水性内墙乳胶漆混合，经过多功能搅拌分散机分散搅拌0.5h，分散机转速为700rpm，即得到所述含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料。

步骤(3)调节伊蒙粘土料浆的pH值时优选采用NaOH或H₂SO₄溶液；

步骤(3)所述分散剂优选为WF-211分散剂(聚羧酸钠盐共聚物)。

进一步，水性内墙乳胶漆所用的乳液体系为醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯共聚乳液或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液体系。

有益效果

本发明所述抗菌内墙涂料采用伊蒙粘土纳米料浆作为抗菌剂，有如下优点：

(1)纳米伊蒙粘土抗菌剂与乳胶漆具有良好的相容性，适用于多种乳液体系，不影响乳胶漆产品的各项理化性能，且能有效降低涂料中的游离甲醛、挥发性有机化合物、可溶性重金属等有毒有害物质。

(2)本发明制备的含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌的抗细菌率可达90％以上，且对上述细菌的抗细菌性能具有持久有效性，抗细菌耐久性能可达80％以上。

(3)本发明制备的含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料对黑曲霉、土曲霉、宛氏拟青霉、绳状青霉、出芽短梗霉、球毛壳等霉菌具有优异的抗霉菌性能，长霉等级为0级，即完全不长霉；且对上述霉菌的抗霉菌性能具有持久有效性，抗霉菌耐久性能的长霉等级为0级。

附图说明

图1为实施例1～6的颗粒累积分布图；其中，12h-实施例1，24h-实施例2,48h-实施例3、4、5、6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

以下实施例中所用设备如下：

砂磨分散机：深圳叁星飞荣机械有限公司SDF-400型；

高能量密度搅拌磨：瑞士Bulher(布勒)公司SuperFlow12型；

高梯度磁选机：广东佛山市万达业除铁设备有限公司WD系列；

以下实施例中，颗粒累积分布图由美国Micromeritics公司生产的SediGraphIII5120型X光沉降粒度仪测得；

实施例中所用分散剂WF-211为上海鑫阳化工有限公司生产。

实施例1

(1)干法破碎：将天然的伊蒙粘土矿物机械破碎成粒径小于5cm的伊蒙混层粘土矿小块；

(2)浸泡：将450g伊蒙混层粘土矿小块和550g水混合，然后浸泡12h，得到伊蒙粘土料浆；

(3)捣浆：采用0.1mol/L的NaOH溶液调节伊/蒙粘土料浆的pH值为9，加入6.75g分散剂WF-211，并采用砂磨分散机进行捣浆分散；其中，分散剂WF-211的加入量为所述料浆中固含量的1.5wt％；砂磨分散机的转速为1000rpm，搅拌时间为30min；

(4)筛分：将步骤(3)捣浆分散后的料浆过500目筛，得到筛下料浆；

(5)除铁：采用高梯度磁选机对步骤(4)得到的料浆进行除铁，料浆在高梯度磁选机中循环3次，高梯度磁选机的磁场强度为10000Gs；

(6)化学漂白：将除铁后的料浆在1000rpm、65℃的条件下进行漂白，具体为：先采用0.1mol/L的H₂SO₄溶液调节料浆的pH值为5，然后加入保险粉，反应60min，再加入草酸，反应60min；之后再对料浆进行分离得到黄色固体，将所得黄色固体水洗至白色，然后加水使料浆固含量为45wt％，即可得到漂白后的料浆；其中，保险粉的加入量为料浆中固含量的1wt％，草酸的加入量为料浆中固含量的1.5wt％；

(7)研磨：采用高能量密度搅拌磨对漂白后的料浆进行研磨，其中，泵的给料速度为3L/min，研磨介质为直径0.7mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介质填充率为85％，磨机转速为1400rpm，研磨时间为12h；研磨后得到纳米料浆；所述料浆的颗粒累积分布图如图1中12h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占45％，颗粒粒度达到纳米级；

(8)混合：取50g的伊蒙粘土纳米料浆和450g纯丙烯酸酯共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，经过多功能搅拌分散机分散搅拌0.5h，分散机转速为700rpm，即可制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为10wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(7)中研磨时间为24h，所述料浆的颗粒累积分布图如图1中24h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占55％，颗粒粒度达到纳米级；步骤(8)中取75g的伊蒙粘土纳米料浆和425g纯丙烯酸酯共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为15wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(7)中研磨时间为48h，所述料浆的颗粒累积分布图如图1中48h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占73％，颗粒粒度达到纳米级；步骤(8)中取100g的伊蒙粘土纳米料浆和400g纯丙烯酸酯共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为20wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(7)中研磨时间为48h，所述料浆的颗粒累积分布图如图1中48h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占73％，颗粒粒度达到纳米级；步骤(8)中取75g的伊蒙粘土纳米料浆和425g醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为15wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(7)中研磨时间为48h，所述料浆的颗粒累积分布图如图1中48h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占73％，颗粒粒度达到纳米级；步骤(8)中取75g的伊蒙粘土纳米料浆和425g苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为15wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(7)中研磨时间为48h，所述料浆的颗粒累积分布图如图1中48h曲线所示，可以看出小于100nm的颗粒约占73％，颗粒粒度达到纳米级；步骤(8)中取75g的伊蒙粘土纳米料浆和425g醋酸乙烯-乙烯共聚乳液体系的水性内墙乳胶漆置于烧杯中混合，制得含伊蒙粘土纳米料浆质量分数为15wt％的纳米抗菌内墙涂料。

实施例1～6中制备得到的含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料经实验室检验，检验依据为GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》、GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》、HG/T3950-2007《抗菌涂料》标准，各项指标检测结果如下表所示：

由以上检测数据可以看出，纳米伊蒙粘土抗菌剂与乳胶漆具有良好的相容性，适用于多种乳液体系，不影响乳胶漆产品的各项理化性能，各项性能指标均符合标准要求；含伊蒙粘土的纳米抗菌涂料抗细菌率均达到90％以上；抗细菌耐久性能均达到80％以上；长霉等级均为0级，即完全不长霉；抗霉菌耐久性能的长霉等级均为0级，具有优异的抗霉抗菌性能。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料，其特征在于，所述纳米抗菌内墙涂料由伊蒙粘土纳米料浆和水性内墙乳胶漆组成，其中，伊蒙粘土纳米料浆的含量是纳米抗菌内墙涂料总质量的10～20wt％。

2.制备如权利要求1所述含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)干法破碎：将天然的伊蒙粘土矿物机械破碎成粒径小于5cm的伊蒙混层粘土矿小块；

(2)浸泡：将步骤(1)得到的伊蒙混层粘土矿小块加水浸泡12h，得到伊蒙粘土料浆；以所述料浆的总质量为100％计，其中，料浆固含量为45wt％；

(3)捣浆：调节伊蒙粘土料浆的pH值为9，加入分散剂，并采用砂磨分散机进行捣浆分散；其中，分散剂的加入量为所述料浆中固含量的1.5wt％；砂磨分散机的转速为1000rpm，搅拌时间为30min；

(4)筛分：将步骤(3)捣浆分散后的料浆过500目筛，得到筛下料浆；

(5)除铁：采用高梯度磁选机对步骤(4)得到的料浆进行除铁，料浆在高梯度磁选机中循环3次，高梯度磁选机的磁场强度为10000Gs；

(6)化学漂白：将除铁后的料浆在1000rpm、65℃的条件下进行漂白，具体为：先采用H₂SO₄溶液调节料浆的pH值为5，然后加入保险粉，反应60min，再加入草酸，反应60min；之后再对料浆进行分离得到黄色固体，将所得黄色固体水洗至白色，然后加水使料浆固含量为45wt％，即可得到漂白后的料浆；其中，保险粉的加入量为料浆中固含量的1wt％，草酸的加入量为料浆中固含量的1.5wt％；

(7)研磨：采用高能量密度搅拌磨对漂白后的料浆进行研磨，其中，泵的给料速度为3L/min，研磨介质为直径0.7mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介质填充率为85％，磨机转速为1400rpm，研磨时间为12～48h；研磨后得到纳米料浆；

(8)混合：将步骤(7)得到的伊蒙粘土纳米料浆与水性内墙乳胶漆混合，经过分散机分散搅拌0.5h，分散机转速为700rpm，即得到所述含伊蒙粘土的纳米抗菌涂料；

步骤(3)调节伊蒙粘土料浆的pH值时采用NaOH或H₂SO₄溶液；

步骤(3)所述分散剂为WF-211分散剂。

3.根据权利要求1所述的含伊蒙粘土的纳米抗菌内墙涂料，其特征在于：水性内墙乳胶漆所用的乳液体系为醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯共聚乳液或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液体系。