CN106010066A - 一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法 - Google Patents

一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法，该抗菌涂料由水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、二丙酮醇、纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、光引发剂、流平剂、防沉剂和消泡剂组成，制备方法是：先将光引发剂和二丙酮醇混合均匀，然后依次加入其它组分，充分搅拌混合均匀即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。本发明的水性紫外光光固化涂料不污染环境，固化速度快，可在常温固化，生产效率高，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产；涂层的硬度高，耐磨性好，耐硬物划伤，光泽度高；本发明还具有良好的抗菌防静电性能，且效果稳定，作用时效长。

Description

一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗菌涂料技术领域，具体涉及一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法。
背景技术
溶剂型涂料，经过长期发展，具有高装饰性、耐久的保护性、多功能性；但有机溶剂挥发，造成对环境污染，多数有及溶剂对人、畜、生物，甚至对植物有毒有害。随着人们环保意识的增强，水性涂料在我国发展迅速。但与溶剂型涂料相比，现有的水性涂料还存在硬度低、丰满度较差、高温回粘等问题，而且施工干燥时间长，不适合大型家具企业的规模生产需求。
随着全球环境保护意识的增强，涂料工业也开始沿着可持续性方向发展。因此，可以看到越来越多的无溶剂涂料或使用少量挥发性有机化合物的涂料体系出现。UV固化涂料作为一种环保涂料，正日益普及并且在近几年经历了高速的增长。
具体而言，塑料用UV固化涂料同传统挥发有机涂料相比具有如下好处：(1)快速固化、生产效率高；(2)优异的固化膜性能(耐磨性、耐化学药品等)；(3)低温固化，适于热敏性基材(如塑料)；(4)溶剂含量低或不含溶剂，对环境危害小；(5)节省场地，能量消耗低。
将水性涂料和光固化涂料技术结合起来，可以有效利用光固化技术固化速度快、环保等优点，得到施工方便、各项性能较优的水性紫外光固化涂料。现在的水性紫外光固化涂料因在户外阳光暴晒下，漆膜很快黄变、粉。
现在往往在涂料中添加抗菌剂，抗菌剂主要分为两种，无机抗菌剂(二氧化钛系光催化抗菌剂、金属离子抗菌剂等)和一些有机抗菌剂。有机抗菌剂易分解、有效期短，耐热性差，易产生耐药性，对皮肤有刺激，难降解、对环境有污染，已经逐渐被淘汰。其中由于无机抗菌涂料广谱抗菌效果好、有效期长，耐热性好，不产生耐药性，安全性高，无毒等优点被广泛运用。但目前抗菌涂料存在抗菌效果不佳、抗菌时效性不长和木制品表面抗菌涂层的耐洗刷性差等因素，严重制约了其应用范围。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法，制备的涂料机械性能良好，并且具有较长时效的优异抗菌能力。
本发明采用的技术方案如下：
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯20～30份，环氧丙烯酸酯5～10份，甲基丙烯酸羟乙酯2～10份，二丙酮醇40～80份，纳米三氧化二铝3～12份，氧化石墨烯3～8份，纳米二氧化钛5～10份，光引发剂1～3份，流平剂0.3～0.6份，防沉剂0.3～0.6份，消泡剂0.6～1份。
优选的，所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25份，环氧丙烯酸酯6份，甲基丙烯酸羟乙酯8份，二丙酮醇60份，纳米三氧化二铝7.5份，氧化石墨烯5份，纳米二氧化钛4份，光引发剂2.5份，流平剂0.5份，防沉剂0.4份，消泡剂0.8份。
优选的，所述的光引发剂为双苯甲酰基苯基氧化膦。
优选的，所述的流平剂为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基苯基硅氧烷。
优选的，所述的防沉剂为聚酰胺蜡。
优选的，所述的消泡剂为二甲基硅油或者聚硅氧烷。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将光引发剂和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和消泡剂，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、流平剂和防沉剂，在50℃～80℃下搅拌4h～8h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
有益效果：本发明的水性紫外光光固化涂料不污染环境，固化速度快，可在常温固化，生产效率高，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产；涂层的硬度高，耐磨性好，耐硬物划伤，光泽度高；本发明还具有良好的抗菌防静电性能，且效果稳定，作用时效长。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯20份，环氧丙烯酸酯5份，甲基丙烯酸羟乙酯2份，二丙酮醇40份，纳米三氧化二铝3份，氧化石墨烯3份，纳米二氧化钛5份，双苯甲酰基苯基氧化膦1份，聚二甲基硅氧烷0.3份，聚酰胺蜡0.3份，二甲基硅油0.6份。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将双苯甲酰基苯基氧化膦和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基硅油，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、聚二甲基硅氧烷和聚酰胺蜡，在50℃下搅拌4h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
实施例2
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯30份，环氧丙烯酸酯10份，甲基丙烯酸羟乙酯10份，二丙酮醇80份，纳米三氧化二铝12份，氧化石墨烯8份，纳米二氧化钛10份，双苯甲酰基苯基氧化膦3份，聚二甲基硅氧烷0.6份，聚酰胺蜡0.6份，聚硅氧烷1份。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将双苯甲酰基苯基氧化膦和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和聚硅氧烷，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、聚二甲基硅氧烷和聚酰胺蜡，在80℃下搅拌8h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
实施例3
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯28份，环氧丙烯酸酯6份，甲基丙烯酸羟乙酯4份，二丙酮醇70份，纳米三氧化二铝10份，氧化石墨烯7份，纳米二氧化钛7份，双苯甲酰基苯基氧化膦2.5份，聚甲基苯基硅氧烷0.4份，聚酰胺蜡0.5份，二甲基硅油0.9份。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将双苯甲酰基苯基氧化膦和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基硅油，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、聚甲基苯基硅氧烷和聚酰胺蜡，在75℃下搅拌6h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
实施例4
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25份，环氧丙烯酸酯6份，甲基丙烯酸羟乙酯8份，二丙酮醇60份，纳米三氧化二铝7.5份，氧化石墨烯5份，纳米二氧化钛4份，双苯甲酰基苯基氧化膦2.5份，聚甲基苯基硅氧烷0.5份，聚酰胺蜡0.4份，聚硅氧烷0.8份。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将双苯甲酰基苯基氧化膦和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和聚硅氧烷，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、聚甲基苯基硅氧烷和聚酰胺蜡，在60℃下搅拌5h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
对比例
一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25份，环氧丙烯酸酯6份，甲基丙烯酸羟乙酯8份，二丙酮醇60份，纳米三氧化二铝7.5份，纳米二氧化钛4份，双苯甲酰基苯基氧化膦2.5份，聚甲基苯基硅氧烷0.5份，聚酰胺蜡0.4份，聚硅氧烷0.8份。
所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将双苯甲酰基苯基氧化膦和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和聚硅氧烷，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、纳米二氧化钛、聚甲基苯基硅氧烷和聚酰胺蜡，在60℃下搅拌5h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
对上述实施例1至4及对比例制备的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料进行性能测试，测试结果如下表所示：
从上表可以看出，上述实施例1至4制备的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料均具有良好的性能，且抗菌效果均优于对比例，主要是因为，纳米二氧化钛作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌作用，但它对于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于聚集，大大降低了其灭菌作用。在含纳米二氧化钛抗菌涂料中，引入氧化石墨烯，能明显提高涂料对可见光吸收率，并加强纳米二氧化钛的光催化活性和抗菌、灭菌能力，使改性后的水性聚氨酯在抗菌灭菌综合性能方面有很大提高，并且具有良好的表面性能、耐水性和力学性能。

Claims (7)

1.一种紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯20～30份，环氧丙烯酸酯5～10份，甲基丙烯酸羟乙酯2～10份，二丙酮醇40～80份，纳米三氧化二铝3～12份，氧化石墨烯3～8份，纳米二氧化钛5～10份，光引发剂1～3份，流平剂0.3～0.6份，防沉剂0.3～0.6份，消泡剂0.6～1份。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于包括以重量份计的以下组分：水性聚氨酯100份，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25份，环氧丙烯酸酯6份，甲基丙烯酸羟乙酯8份，二丙酮醇60份，纳米三氧化二铝7.5份，氧化石墨烯5份，纳米二氧化钛4份，光引发剂2.5份，流平剂0.5份，防沉剂0.4份，消泡剂0.8份。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于所述的光引发剂为双苯甲酰基苯基氧化膦。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于所述的流平剂为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基苯基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于所述的防沉剂为聚酰胺蜡。
6.根据权利要求1所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料，其特征在于所述的消泡剂为二甲基硅油或者聚硅氧烷。
7.权利要求1至6任意一项所述的紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按重量份比称取各组分，备用；
(2)将光引发剂和二丙酮醇加入到反应器中，充分搅拌均匀；然后依次加入水性聚氨酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯和消泡剂，充分搅拌均匀；
(3)将纳米三氧化二铝、氧化石墨烯、纳米二氧化钛、流平剂和防沉剂，在50℃～80℃下搅拌4h～8h，即可制备得到紫外光固化水性聚氨酯抗菌涂料。
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