CN109266079B - 一种acs掺杂无机纳米杀菌涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料及其制备方法，所述涂料的原料组分及质量百分比为：ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂：30～100%、颜料：0～30%、填料：0～25%、润湿分散剂：0.1～2%、不粘流平剂：0.1～2%、增稠剂：1～5%；其制备方法为：先将ACS加入到计量的硅溶胶中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；再制备乳白半透明低粘度液体的ACS掺杂水性无机纳米树脂；最后ACS掺杂无机纳米树脂与颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、水或溶剂分散搅拌均匀后，即制得ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。本技术方案的涂料具有分散效果好，不发生团聚，且抗菌效果好、功效长、广谱抗菌、对人和动物无毒害性、且工艺简单、成本低廉的优点。

Description

一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。

背景技术

AGIIS酸性硫酸钙(简称ACS)，是目前国际上最新型的一种杀菌防腐产品。ACS产品由氢氧化钙、硫酸钙和硫酸为原料制备而成，性状为无色、无味、透明的酸性液体，易溶于水，可任意用水进行稀释，并随着稀释过程中pH值的不断变化而表现出不同的杀菌功效，具有广谱、缓蚀和平台化特点。ACS化学本质是一种微溶性ⅡA族络合物的酸性溶液，其酸性强度pH值最低可以达到-3以下；其核心价值体现在强酸性、低腐蚀性。ACS中的ⅡA族络合物AGIIS，其元素排列结构与Ca(OH)2类似。这种特殊的排列结构使得ACS尽管具有强酸性，但却是低腐蚀的，且是缓蚀的。因此被美国食品与药品监督管理局确认是符合“GRAS”(通常认为是安全的)标准的。

由于ACS杀菌效果，目前的应用领域主要是即食肉制品的防腐、蔬果业保鲜杀菌、生肉屠宰业、肉产品加工业、畜牧业、水产养殖业的杀菌防腐。

现阶段，涂料在建筑领域中的地位举足轻重，既可以保护主体材料免受侵蚀，又能够起到装饰效果。众所周知，微生物广泛分布于我们的生活中，在温度、湿度适宜的条件下，微生物会在涂料表面大量繁殖，破坏涂料的使用性能，进而使其丧失对主体材料的保护作用。微生物通过灰尘、污水、带菌者的咳嗽、打喷嚏等多种途径依附到墙面，数量不断繁殖增多，被人们接触并发感染的机率大幅增加。在涂料中添加少量适应性好、能够稳定存在的抗菌剂制成抗菌涂料，可使涂料具有有效的抑菌、抗菌效果。无机纳米抗菌涂料具有特殊的纳米结构，其抗菌效果、安全性能等远优于普通无机抗菌剂，但纳米结构易发生团聚，分散效果差，从而使纳米抗菌涂料容易发生团聚、分散效果差。应开发适合纳米粒子的分散剂和稳定剂以及采用相关的分散工艺，以保证纳米抗菌涂料不发生团聚、保持稳定的分散。

发明内容

鉴于现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种ACS掺杂无机纳米抗菌涂料，具有分散效果好，不发生团聚，且抗菌效果好、功效长、广谱抗菌、对人和动物无毒害性、且工艺简单、成本低廉的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于：原料组分及质量百分比为：

ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂：30～100％

颜料：0～30％

填料：0～25％

润湿分散剂：0.1～2％

不粘流平剂：0.1～2％

增稠剂：1～5％；

水或溶剂：余量

所述的ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂分为油性和水性两种；其中：

所述水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为：

ACS：0.001～50％

硅溶胶：1～80％

硅烷：1～80％

水性乳液0～90％

水余量

所述油性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为：

ACS：0.001～50％

硅烷：1～80％

硅溶胶：1～80％

有机树脂0～90％

溶剂余量。

优选地，所述ACS为ⅡA族络合物的酸性溶液，酸性强度pH值最低值为-3以下。所述ACS是一种微溶性ⅡA族络合物(AGIIS)的酸性溶液，其酸性强度pH值最低可以达到-3以下；其核心价值体现在强酸性、低腐蚀性。ACS中的ⅡA族络合物AGIIS，其元素排列结构与Ca(OH)2类似。这种特殊的排列结构使得ACS尽管具有强酸性，但却是低腐蚀的，且是缓蚀的。因此被美国食品与药品监督管理局确认是符合“GRAS”(通常认为是安全的)标准的。

优选地，所述硅溶胶由酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中一种或两种混合组成。

优选地，所述硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。

优选地，所述的烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

优选地，所述的硅溶胶粒径为1～160nm，pH值2～10。

优选地，所述水性乳液为市售的丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、环氧乳液、醇酸乳液中的一种或几种；所述有机树脂为市售的丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂中的一种或几种；所述润湿分散剂和不粘流平剂均为市售通用助剂。

所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其制备方法为：

第一步，先将ACS加入到计量的硅溶胶中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；

第二步，将一种或数种硅烷进行混合，混合均匀；然后滴加到第一步制得的ACS与硅溶胶的混合液中，在30分钟内滴完，然后开始升温，保持反应温度在35～70度，恒温反应0.5～5小时，然后加入计量的水，停止加热，降温冷却，可获得外观为乳白半透明低粘度液体的ACS掺杂水性无机纳米树脂；

第三步，按重量份配将第二步ACS掺杂无机纳米树脂与颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、水或溶剂分散搅拌均匀后，即制得ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。

所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其制备方法为：

第一步，先将ACS加入到计量的去离子水中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；

第二步，将一种或数种硅烷进行混合，混合均匀；然后滴加到第一步制得的ACS水混合液中，在30分钟内滴完，然后开始升温，保持反应温度在35～70度，恒温反应0.5～5小时，然后加入计量的溶剂，停止加热，降温冷却，可获得外观为乳白半透明低粘度液体的ACS掺杂油性无机纳米陶瓷树脂；

第三步，按重量份配将第二步ACS掺杂无机纳米树脂与颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、水或溶剂分散搅拌均匀后，即制得ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。

优选地：所述无机纳米陶瓷树脂固含量控制在30～50％之间。

ACS掺杂无机纳米杀菌涂料固化，可以通过烘烤固化，也可以通过加入水性或油性的无机纳米陶瓷涂料固化剂常温固化。

具体实施方式：

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

实施例1～6

为了表述方便，下面用下表来表达6个实施方式的配比与产品性能，分别为1～6个实施例的ACS掺杂无机纳米杀菌涂料的原料组份和质量百分比表；水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比表；油性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为表；ACS掺杂无机纳米杀菌涂料产品性能指标表。

表1：ACS掺杂无机纳米杀菌涂料的原料组分及质量百分比为：

表2：所述的水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为：

表3：所述的油性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为：

表4：上述实施例1-6得到的ACS掺杂无机纳米杀菌涂料产品性能指标表：

上述方案中，硫酸钙是无机纳米陶瓷涂料的一种交联剂，能大幅提高无机纳米陶瓷的交联密度，ACS是酸性极强的硫酸钙，在交联的同时，掺杂入硅醇的三维网状结构中，将低腐蚀的、强酸性的ACS交联在涂膜中，形成一个强酸性的硅钙混合物，因为硅醇具有极强耐酸性，所以该强酸性硅钙混合物能稳定的存在涂膜中，沾附在涂膜表面的细菌，接触到涂膜中的强酸性硅钙混合物，短时间内就无法存活。

实施例7：

第一步，按照实施例1-6的原料组分及质量百分比，先将ACS加入到计量的硅溶胶中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；

第二步，将一种或数种硅烷进行混合，混合均匀；然后滴加到第一步制得的ACS与硅溶胶的混合液中，在30分钟内滴完，然后开始升温，保持反应温度在35～70度，恒温反应0.5～5小时，然后加入计量的水，停止加热，降温冷却，可获得外观为乳白半透明低粘度液体的ACS掺杂水性无机纳米树脂；

第三步，按重量份配将第二步ACS掺杂无机纳米树脂与颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、水或溶剂分散搅拌均匀后，即制得ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。

需要说明的是，本发明在制备水性ACS掺杂水性无机纳米树脂的过程中，应根据各物料配比不同，各配方的无机纳米树脂固含量控制在30～50％之间，所获得的水性无机纳米树脂的外观为乳白半透明低粘度液体。

本发明的制备方法，具有配置简单、性能稳定的特点，在建筑材料和汽车行业的应用方面具有广阔的前景。因此，本发明的ACS掺杂无机纳米杀菌涂料及其制备方法具有很高的产业利用价值。

上述实施例仅例示性的说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于：原料组分及质量百分比为：ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂：30～95％

颜料：0～30％

填料：0～25％

润湿分散剂：0.1～2％

不粘流平剂：0.1～2％

增稠剂：1～5％；

水：余量

所述的ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂为水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂，

所述水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的原料质量百分比为：

ACS：0.001～50％

硅溶胶：1～80％

硅烷：1～80％

水性乳液5～90％

水余量

所述水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂的制备方法：

第一步，先将ACS加入到计量的硅溶胶中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；

第二步，将一种或数种硅烷进行混合，混合均匀；然后滴加到第一步制得的ACS与硅溶胶的混合液中，在30分钟内滴完，然后开始升温，保持反应温度在35～70度，恒温反应0.5～5小时，然后加入计量的水，停止加热，降温冷却，可获得外观为乳白半透明低粘度液体的水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂；

所述ACS为酸性硫酸钙，

所述硅烷为烷氧基硅烷。

2.如权利要求1所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于，所述硅溶胶由酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中一种或两种混合组成。

3.如权利要求1所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于，所述硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。

4.如权利要求3所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于，所述的烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于：所述的硅溶胶粒径为1～160nm，pH值2～10。

6.如权利要求1所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其特征在于：所述水性乳液为市售的丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、环氧乳液、醇酸乳液中的一种或几种；所述润湿分散剂和不粘流平剂均为市售通用助剂。

7.如权利要求1所述的一种ACS掺杂无机纳米杀菌涂料，其制备方法为：

第一步，先将ACS加入到计量的硅溶胶中，搅拌均匀，制得ACS与硅溶胶的混合液；

第二步，将一种或数种硅烷进行混合，混合均匀；然后滴加到第一步制得的ACS与硅溶胶的混合液中，在30分钟内滴完，然后开始升温，保持反应温度在35～70度，恒温反应0.5～5小时，然后加入计量的水，停止加热，降温冷却，可获得外观为乳白半透明低粘度液体的水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂；

第三步，按重量份配比将第二步水性ACS掺杂无机纳米硅氧烷树脂与颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、水分散搅拌均匀后，即制得ACS掺杂无机纳米杀菌涂料。