CN113292959B - 一种抗菌防污美缝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及美缝剂技术领域,提供一种抗菌防污美缝剂及其制备方法。所述抗菌防污美缝剂包括A组份和B组份,其中A组份包括含多异氰酸酯的预聚体、汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、硅酸盐水泥、火山灰、消泡剂和流平剂;B组份包括聚天门冬氨酸酯、硅烷化介孔二氧化硅、分子筛、硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂和流平剂。本发明提供的抗菌防污美缝剂为无溶剂双组分美缝剂,环保无毒,使用简单方便;具有良好的力学性能、抗污性和防霉抗菌性;适用范围广,适合用于卫生间、厨房、室外等各种环境。抗菌防污美缝剂的制备方法简单、易于操作与控制,对生产设备要求不高,适用于工业化大规模生产。

Description

一种抗菌防污美缝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及美缝剂技术领域,更具体地说,是涉及一种抗菌防污美缝剂及其制备方法。
背景技术
建筑装潢上,铺上瓷砖、大理石的地面和墙面都会存在缝隙,一般需要用填缝剂进行修饰。美缝剂是填缝剂的升级产品,其色彩多样、施工容易,装饰性和实用性都明显优于填缝剂,是高档家居装修中必备的产品。
由于美缝剂经常会应用在厨房、卫生间的瓷砖缝隙等位置,长时间处于湿润环境会使缝隙处容易滋生霉菌,不仅会由于霉菌繁殖而使填缝处出现变黄、变黑等问题,影响美观;而且会产生异味,严重危害人体健康。同时各种液体包括油类、果汁类等也容易污染美缝剂,造成瓷砖缝隙处不美观。
目前市面上的美缝剂大多是水性环氧树脂或丙烯酸树脂类美缝剂,在防潮抗菌、抗沾污方面的性能并不理想。因此,亟需开发一种具有良好防水抗菌性能和抗污性能的美缝剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好抗污性和防霉抗菌性的美缝剂,以解决现有技术中美缝剂抗污性不佳、容易发霉滋生细菌的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一方面,本发明提供一种抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括如下质量份数的各组分:
含多异氰酸酯的预聚体60-80
汉麻纤维粉体5-10
汉麻种子粉体2-5
硅酸盐水泥3-5
火山灰1-2
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1;
B组份包括如下质量份数的各组分:
聚天门冬氨酸酯60-80
硅烷化介孔二氧化硅5-10
分子筛4-8
硅烷偶联剂0.2-0.8
分散剂0.5-1.5
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1。
本发明提供的抗菌防污美缝剂是一种无溶剂双组分美缝剂,环保无毒,使用简单方便;具有良好的力学性能、抗污性和防霉抗菌性;适用范围广,适合用于卫生间、厨房、室外等各种环境。
本发明提供的抗菌防污美缝剂在A组分中引入了汉麻纤维粉体和汉麻种子粉体,可以有效抑制细菌的滋生;且汉麻纤维粉体和汉麻种子粉体均为天然生物基材料,不会对室内居住环境产生危害;同时汉麻纤维粉体还具有增强美缝剂强度的效果。
本发明提供的抗菌防污美缝剂在B组分中添加了硅烷化介孔二氧化硅,介孔的大比表面积会增加基体树脂与其的复合,同时硅烷化后的介孔二氧化硅能与基体树脂协同增加美缝剂的抗吸湿能力,可以减少细菌滋生的可能性,延长美缝剂的使用寿命。
在本发明中,硅酸盐水泥、消泡剂、流平剂、分子筛、硅烷偶联剂、分散剂均可选用美缝剂的制备中常用的品类或型号。例如硅酸盐水泥可以选择42.5#普通硅酸盐水泥。消泡剂可以选择磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088等。流平剂可以选择BYK-300、BYK-306、BYK-310等。分子筛可以选择3A分子筛、4A分子筛等的粉体。硅烷偶联剂可以选择KH550、KH560等。分散剂可以选择六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐等。
在本发明中,为了满足美缝剂的颜色多样性的要求,所述抗菌防污美缝剂中还可以包括颜料。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的一种优选方案,所述含多异氰酸酯的预聚体的制备方法如下:控制温度在45-55℃,向聚四氢呋喃二醇中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷,缓慢升温至80-90℃,反应到-NCO含量为12-16%后快速降温,再加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后,制成-NCO含量为14-17%的含多异氰酸酯的预聚体。
在本发明提供的抗菌防污美缝剂中,由A组份的含多异氰酸酯的预聚体与B组份的聚天门冬氨酸酯构成抗菌防污美缝剂的基体树脂体系,其中,含多异氰酸酯的预聚体引入端羟基聚二甲基硅氧烷和聚四氢呋喃二醇反应作为软段,可以增加美缝剂的疏水性,一方面减少其吸湿能力,另一方面降低美缝剂的表面能,减弱污损物质在表面的粘附力,使美缝剂表面的污渍容易擦除。
在本发明中,湿度太大不利于制备含多异氰酸酯的预聚体,因此在环境湿度太大的情况下可以采取加氮气保护的方式。
进一步优选的,所述聚四氢呋喃二醇和端羟基聚二甲基硅氧烷的质量份数比为4.5-10:1。
进一步优选的,所述异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和端羟基聚二甲基硅氧烷的质量份数比为6-7.5:1-2:1。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的另一种优选方案,所述汉麻纤维粉体的制备方法包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
进一步优选的,所述汉麻纤维粉体的制备方法还包括:
将汉麻杆粉末与质量分数为25-30%的NaOH水溶液混合,70-80℃下搅拌1-2h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:4-8;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
将预处理汉麻杆粉末加入质量比为1-2:1的乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中,50-60℃下搅拌1-2h,其中预处理汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:2-3;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到二次处理汉麻杆粉末;
将甲基戊醇充分溶解于丙酮中,加入二次处理汉麻杆粉末,高速剪切搅拌15-30min;再加入异佛尔酮二异氰酸酯,高速剪切搅拌0.5-1h,再经超声分散15-30min;其中二次处理汉麻杆粉末、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基戊醇、丙酮的重量比为1:0.05-0.1:0.005-0.01:2-5;除溶剂干燥后过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
在本发明提供的抗菌防污美缝剂中加入的汉麻纤维粉体,采用汉麻杆粉末先后经过碱溶液预处理、乙酸乙酯-丙酮混合溶液的二次处理,使汉麻杆粉末的纤维微结构发生改变,利于提高汉麻纤维粉体与基体树脂的结合性。用异佛尔酮二异氰酸酯对二次处理汉麻杆粉末进行表面改性,包裹在二次处理汉麻杆粉末表面的异佛尔酮二异氰酸酯可以进一步提高汉麻纤维粉体与基体树脂的结合性,提高美缝剂的强度。
采用异佛尔酮二异氰酸酯对二次处理汉麻杆粉末进行处理的过程中,采用了机械搅拌和超声波搅拌联用的混合方式,并加入了分散剂甲基戊醇,便于将二次处理汉麻杆粉末在溶剂中充分分散,避免粉末团聚,利于将异佛尔酮二异氰酸酯均匀包裹在二次处理汉麻杆粉末的表面。
在本发明中,高速剪切速度优选为8000-10000r/min。超声波频率优选为30-40Hz。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的另一种优选方案,所述汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过100-200目筛网获得汉麻种子粉体。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的另一种优选方案,所述硅烷化介孔二氧化硅的制备方法如下:以25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入浓度为10v/v%的正硅酸乙酯/环己烷溶液,在60℃下充分搅拌;将产物用乙醇洗涤之后,分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,并在60℃下充分搅拌;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至乙醇溶液中,然后加入十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下充分搅拌;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的另一种优选方案,所述A组份与B组份的使用质量比为1:1-1.5。
另一方面,本发明还提供上述抗菌防污美缝剂的制备方法,包括:
A组份的制备方法为:将消泡剂、流平剂加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
B组份的制备方法为:将硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至800-1100r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法操作简单,易于控制,对生产设备要求不高,适用于工业化大规模生产。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法的一种优选方案,所述含多异氰酸酯的预聚体的制备方法如下:控制温度在45-55℃,向聚四氢呋喃二醇中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷,缓慢升温至80-90℃,反应到-NCO含量为12-16%后快速降温,再加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后,制成-NCO含量为14-17%的含多异氰酸酯的预聚体。
进一步优选的,所述聚四氢呋喃二醇和端羟基聚二甲基硅氧烷的质量份数比为4.5-10:1。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法的另一种优选方案,所述汉麻纤维粉体的制备方法包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
进一步优选的,所述汉麻纤维粉体的制备方法还包括:
将汉麻杆粉末与质量分数为25-30%的NaOH水溶液混合,70-80℃下搅拌1-2h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:4-8;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
将预处理汉麻杆粉末加入质量比为1-2:1的乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中,50-60℃下搅拌1-2h,其中预处理汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:2-3;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到二次处理汉麻杆粉末;
将甲基戊醇充分溶解于丙酮中,加入二次处理汉麻杆粉末,高速剪切搅拌15-30min;再加入异佛尔酮二异氰酸酯,高速剪切搅拌0.5-1h,再经超声分散15-30min;其中二次处理汉麻杆粉末、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基戊醇、丙酮的重量比为1:0.05-0.1:0.005-0.01:2-5;除溶剂干燥后过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法的另一种优选方案,所述汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过100-200目筛网获得汉麻种子粉体。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法的另一种优选方案,所述硅烷化介孔二氧化硅的制备方法如下:以25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入浓度为10v/v%的正硅酸乙酯/环己烷溶液,在60℃下充分搅拌;将产物用乙醇洗涤之后,分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,并在60℃下充分搅拌;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至乙醇溶液中,然后加入十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下充分搅拌;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅。
作为本发明提供的抗菌防污美缝剂的制备方法的另一种优选方案,,所述A组份与B组份的使用质量比为1:1-1.5。
本发明提供的抗菌防污美缝剂的有益效果至少在于:
本发明提供的抗菌防污美缝剂为无溶剂双组分美缝剂,环保无毒,使用简单方便;具有良好的力学性能、抗污性和防霉抗菌性;适用范围广,适合用于卫生间、厨房、室外等各种环境。其制备方法简单、易于操作与控制,对生产设备要求不高,适用于工业化大规模生产。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合具体的实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式只是用于详细说明本专利,并不以任何方式限制本发明的保护范围。
本发明提供的抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括如下质量份数的各组分:
含多异氰酸酯的预聚体60-80
汉麻纤维粉体5-10
汉麻种子粉体2-5
硅酸盐水泥3-5
火山灰1-2
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1;
B组份包括如下质量份数的各组分:
聚天门冬氨酸酯60-80
硅烷化介孔二氧化硅5-10
分子筛4-8
硅烷偶联剂0.2-0.8
分散剂0.5-1.5
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1。
其中,含多异氰酸酯的预聚体的制备方法如下:
控制温度在45-55℃,向聚四氢呋喃二醇中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷,缓慢升温至80-90℃,反应到-NCO含量为12-16%后快速降温,再加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后,制成-NCO含量为14%-17%的含多异氰酸酯的预聚体。
优选的,聚四氢呋喃二醇和端羟基聚二甲基硅氧烷的质量份数比为4.5-10:1。
汉麻纤维粉体的制备方法可以是将汉麻杆直接粉碎,具体包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
汉麻纤维粉体的制备方法也可以是将汉麻杆粉碎后再进行改性处理,具体包括:
将汉麻杆粉末与质量分数为25-30%的NaOH水溶液混合,70-80℃下搅拌1-2h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:4-8;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
将预处理汉麻杆粉末加入质量比为1-2:1的乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中,50-60℃下搅拌1-2h,其中汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:2-3;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到二次处理汉麻杆粉末;
将甲基戊醇充分溶解于丙酮中,加入二次处理汉麻杆粉末,高速剪切搅拌15-30min;再加入异佛尔酮二异氰酸酯,高速剪切搅拌0.5-1h,再经超声分散15-30min;其中二次处理汉麻杆粉末、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基戊醇、丙酮的重量比为1:0.05-0.1:0.005-0.01:2-5;除溶剂干燥后过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过100-200目筛网获得汉麻种子粉体。
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法如下:以25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入浓度为10v/v%的正硅酸乙酯/环己烷溶液,在60℃下充分搅拌;将产物用乙醇洗涤之后,分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,并在60℃下充分搅拌;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至乙醇溶液中,然后加入十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下充分搅拌;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅。
抗菌防污美缝剂的制备方法包括:
A组份的制备方法为:将消泡剂、流平剂加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
B组份的制备方法为:将硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至800-1100r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
例如:将0.08g消泡剂、0.2g流平剂加入到72g含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速350r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入9g汉麻纤维粉体、2g汉麻种子粉体、4g硅酸盐水泥和1g火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,制得A组份;
将0.3g硅烷偶联剂、1.2g分散剂、0.08g消泡剂、0.2g流平剂加入到67g聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速350r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入7g硅烷化介孔二氧化硅和7g分子筛,提高转速至900r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,制得B组份;
其中,含多异氰酸酯的预聚体制备方法包括:将70g脱水后的聚四氢呋喃二醇加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中,控制温度在50℃,缓慢加入65g异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入10g端羟基聚二甲基硅氧烷1000,缓慢升温至80℃,反应到-NCO含量为14.3%后快速降温,再加入16g六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后制成-NCO含量为15.4%的含多异氰酸酯的预聚体;
汉麻纤维粉体的制备方法包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过180目筛网后得到汉麻纤维粉体;
汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过180目筛网获得汉麻种子粉体;
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法包括:在室温下,取8mL25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入7mL浓度为10v/v%的正硅酸乙酯(TEOS)/环己烷溶液,在60℃下搅拌24h;将产物用乙醇洗涤,然后分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,在60℃下搅拌12h;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至50mL乙醇溶液中,然后加入10mL十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下搅拌24h;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅。
本发明先后进行多次试验,现列举一部分试验作为参考对发明进行进一步详细描述,下面结合具体实施例进行详细说明:
除有定义外,以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试剂,如无特殊说明,均为常规生化试剂;以下实施例中所用的原材料、仪器和设备等,均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得;所述试剂用量,如无特殊说明,均为常规实验操作中试剂用量;所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
实施例1
一种抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括:含多异氰酸酯的预聚体70g、汉麻纤维粉体8g、汉麻种子粉体3g、42.5#普通硅酸盐水泥4g、火山灰2g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
含多异氰酸酯的预聚体制备方法包括:将80g脱水后的聚四氢呋喃二醇加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中,控制温度在50℃,缓慢加入70g异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入10g端羟基聚二甲基硅氧烷1000,缓慢升温至80℃,反应到-NCO含量为13.9%后快速降温,再加入10g六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后制成-NCO含量为14.6%的含多异氰酸酯的预聚体;
汉麻纤维粉体的制备方法包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过100目筛网后得到汉麻纤维粉体;
汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过100目筛网获得汉麻种子粉体;
B组份包括:聚天门冬氨酸酯70g、硅烷化介孔二氧化硅8g、分子筛5g、硅烷偶联剂(KH560)0.5g、六偏磷酸钠(分散剂)1g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法包括:在室温下,取8mL25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入7mL浓度为10v/v%的正硅酸乙酯(TEOS)/环己烷溶液,在60℃下搅拌24h;将产物用乙醇洗涤,然后分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,在60℃下搅拌12h;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至50mL乙醇溶液中,然后加入10mL十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下搅拌24h;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅;
抗菌防污美缝剂的制备方法包括:
(1)A组份的制备方法:将消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速400r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、42.5#普通硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
(2)B组份的制备方法:将硅烷偶联剂(KH560)、六偏磷酸钠、消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速400r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至1000r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
实施例2
一种抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括:含多异氰酸酯的预聚体60g、汉麻纤维粉体5g、汉麻种子粉体2g、42.5#普通硅酸盐水泥3g、火山灰1g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
含多异氰酸酯的预聚体制备方法包括:将70g脱水后的聚四氢呋喃二醇加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中,控制温度在50℃,缓慢加入65g异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入10g端羟基聚二甲基硅氧烷1000,缓慢升温至80℃,反应到-NCO含量为14.3%后快速降温,再加入16g六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后制成-NCO含量为15.4%的含多异氰酸酯的预聚体;
汉麻纤维粉体的制备方法包括:将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过150目筛网后得到汉麻纤维粉体;
汉麻种子粉体的制备方法包括:将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过150目筛网获得汉麻种子粉体;
B组份包括:聚天门冬氨酸酯60g、硅烷化介孔二氧化硅5g、分子筛4g、硅烷偶联剂(KH560)0.2g、六偏磷酸钠0.5g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法与实施例1相同;
抗菌防污美缝剂的制备方法包括:
(1)A组份的制备方法:将消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速300r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、42.5#普通硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
(2)B组份的制备方法:将硅烷偶联剂(KH560)、六偏磷酸钠、消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速300r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至800r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
实施例3
一种抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括:含多异氰酸酯的预聚体80g、汉麻纤维粉体10g、汉麻种子粉体5g、42.5#普通硅酸盐水泥5g、火山灰2g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
含多异氰酸酯的预聚体制备方法包括:将60g脱水后的聚四氢呋喃二醇加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中,控制温度在50℃,缓慢加入65g异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入10g端羟基聚二甲基硅氧烷1000,缓慢升温至80℃,反应到-NCO含量为15.7%后快速降温,再加入14.5g六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后制成-NCO含量为16%的含多异氰酸酯的预聚体;
汉麻纤维粉体和汉麻种子粉体的制备方法与实施例1相同;
B组份包括:聚天门冬氨酸酯80g、硅烷化介孔二氧化硅10g、分子筛8g、硅烷偶联剂(KH560)0.8g、六偏磷酸钠1.5g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法与实施例1相同;
抗菌防污美缝剂的制备方法包括:
(1)A组份的制备方法:将消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、42.5#普通硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
(2)B组份的制备方法:将硅烷偶联剂(KH560)、六偏磷酸钠、消泡剂(BYK088)、流平剂(BYK-306)加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至1100r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
实施例4
一种抗菌防污美缝剂,包括A组份和B组份,其中A组份包括:含多异氰酸酯的预聚体70g、汉麻纤维粉体8g、汉麻种子粉体4g、42.5#普通硅酸盐水泥3g、火山灰1g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
含多异氰酸酯的预聚体制备方法包括:将60g脱水后的聚四氢呋喃二醇加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中,控制温度在50℃,缓慢加入65g异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入10g端羟基聚二甲基硅氧烷1000,缓慢升温至80℃,反应到-NCO含量为15.7%后快速降温,再加入16g六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后制成-NCO含量为16.7%的含多异氰酸酯的预聚体;
汉麻纤维粉体和汉麻种子粉体的制备方法与实施例1相同;
B组份包括:聚天门冬氨酸酯74g、硅烷化介孔二氧化硅8g、分子筛6g、硅烷偶联剂(KH560)0.4g、六偏磷酸钠0.5g、消泡剂(BYK088)0.1g、流平剂(BYK-306)0.5g;
硅烷化介孔二氧化硅的制备方法与实施例1相同;
抗菌防污美缝剂的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种抗菌防污美缝剂,与实施例1不同的是,汉麻纤维粉体的制备方法包括:
S1.将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末;
S2.将汉麻杆粉末与质量分数为25%的NaOH水溶液混合,70℃下搅拌1h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:5;沥干,用去离子水冲洗3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
S3.将预处理汉麻杆粉末加入乙酸乙酯和丙酮的混合溶液(质量比为1:1)中,60℃下搅拌1h,其中预处理汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:3;沥干,用去离子水冲洗3遍,脱水烘干,得到二次处理汉麻杆粉末;
S4.将甲基戊醇充分溶解于丙酮中,加入二次处理汉麻杆粉末,高速剪切搅拌20min,高速剪切速度为8000r/min;再加入异佛尔酮二异氰酸酯,高速剪切搅拌0.5h,高速剪切速度为8000r/min,再经超声分散20min,超声波频率为35Hz;其中二次处理汉麻杆粉末、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基戊醇、丙酮的重量比为1:0.1:0.005:3;除溶剂干燥后过100目筛网后得到汉麻纤维粉体。
对比例1
一种美缝剂,与实施例1不同的是:含多异氰酸酯的预聚体由聚四氢呋喃二醇和异佛尔酮二异氰酸酯制备而成,其-NCO含量为14.6%。
对比例2
一种美缝剂,与实施例1不同的是:含多异氰酸酯的预聚体制备方法中,聚四氢呋喃二醇的用量为120g。
对比例3
一种美缝剂,与实施例1不同的是:将硅烷化介孔二氧化硅更换为二氧化硅微球。
对比例4
一种美缝剂,与实施例1不同的是:A组分中不包括汉麻种子粉体和汉麻纤维粉体。
对比例5
一种美缝剂,与实施例1不同的是:A组分中不包括汉麻纤维粉体。
对比例6
一种美缝剂,与实施例1不同的是:汉麻纤维粉体的制备方法包括:
S1.将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末;
S2.将汉麻杆粉末与质量分数为25%的NaOH水溶液混合,70℃下搅拌1h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:5;沥干,用去离子水冲洗3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
S3.将预处理汉麻杆粉末加入质量比为1:1的乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中,60℃下搅拌1h,其中汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:3;沥干,用去离子水冲洗3遍,脱水烘干后过100目筛网后得到汉麻纤维粉体。
美缝剂性能评价
测试实施例1-5的抗菌防污美缝剂和对比例1-6的美缝剂的性能数据,测试结果见表1。
其中,各组美缝剂的A组分和B组分的使用比例均为1:1。
耐污性按照JG/T463-2014《建筑装饰用人造石英石板》检测标准进行检测(墨水、油性笔、咖啡、红酒、茶水、食用油、酱油、有色食醋、口红、草莓汁)。
抗菌性按照GB/T1741-2007《漆膜抗耐霉菌性测定法》进行测试,并计算抗菌率。
抗压强度按照JC/T1004-2017《陶瓷砖填缝剂》检测标准进行检测。
铅笔硬度按照GB/T6739-2006《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》进行检测。
吸水量按照JC/T1004-2017《陶瓷砖填缝剂》检测标准进行检测。
表1 美缝剂性能测试结果
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试验结果分析:
将实施例1、实施例5的抗菌防污美缝剂与对比例6的美缝剂进行对比,实施例5的抗压强度、硬度和吸水量都要相对更好一些。由此可知,对汉麻杆粉末先后进行碱溶液预处理、乙酸乙酯和丙酮混合溶液的二次处理和采用异佛尔酮二异氰酸酯表面改性,可以提高汉麻纤维粉体与基体树脂的结合性,从而提高美缝剂的强度和硬度,降低美缝剂的吸水性。
将对比例1-2的美缝剂与实施例1的抗菌防污美缝剂进行对比,对比例1和对比例2的美缝剂的耐污性、抗压强度和吸水量都要略差一些。由此可知,在含多异氰酸酯的预聚体引入端羟基聚二甲基硅氧烷有利于增加美缝剂的疏水性,减少吸湿能力,提高耐污性;同时还可以提高美缝剂的强度。含多异氰酸酯的预聚体中不包含端羟基聚二甲基硅氧烷或端羟基聚二甲基硅氧烷的相对含量太低,都会导致美缝剂的耐污性和抗压强度变差、吸水量变大。
将对比例3的美缝剂与实施例1的抗菌防污美缝剂进行对比,对比例3的美缝剂的抗菌性、抗压强度和吸水量都要差一些。由此可知,在美缝剂中添加硅烷化介孔二氧化硅可以增强其与基体树脂间的结合,有利于提高美缝剂的强度;同时还可以增强美缝剂的抗吸湿能力和抗菌能力。
将对比例4-5的美缝剂与实施例1的抗菌防污美缝剂进行对比,对比例4和对比例5的美缝剂的抗菌性和抗压强度都要明显差于实施例1。由此可知,汉麻纤维粉体和汉麻种子粉体都可以有效抑制细菌的滋生,汉麻纤维粉体还可以增强美缝剂的强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗菌防污美缝剂,其特征在于,包括A组份和B组份,其中A组份包括如下质量份数的各组分:
含多异氰酸酯的预聚体60-80
汉麻纤维粉体5-10
汉麻种子粉体2-5
硅酸盐水泥3-5
火山灰1-2
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1;
B组份包括如下质量份数的各组分:
聚天门冬氨酸酯60-80
硅烷化介孔二氧化硅5-10
分子筛4-8
硅烷偶联剂0.2-0.8
分散剂0.5-1.5
消泡剂0.05-0.2
流平剂0.1-1;
所述含多异氰酸酯的预聚体的制备方法如下:
控制温度在45-55℃,向聚四氢呋喃二醇中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷,缓慢升温至80-90℃,反应到-NCO含量为12-16%后快速降温,再加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后,制成-NCO含量为14-17%的含多异氰酸酯的预聚体。
2.根据权利要求1所述的美缝剂,其特征在于,所述聚四氢呋喃二醇和端羟基聚二甲基硅氧烷的质量份数比为4.5-10:1。
3.根据权利要求1所述的美缝剂,其特征在于,所述汉麻纤维粉体的制备方法包括:
将汉麻杆剪碎后再用粉碎机粉碎成汉麻杆粉末,过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
4.根据权利要求3所述的美缝剂,其特征在于,所述汉麻纤维粉体的制备方法还包括:
将汉麻杆粉末与质量分数为25-30%的NaOH水溶液混合,70-80℃下搅拌1-2h,其中汉麻杆粉末与NaOH水溶液的质量比为1:4-8;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到预处理汉麻杆粉末;
将预处理汉麻杆粉末加入质量比为1-2:1的乙酸乙酯和丙酮的混合溶液中,50-60℃下搅拌1-2h,其中预处理汉麻杆粉末与混合溶液的质量比为1:2-3;沥干,用去离子水冲洗2-3遍,脱水烘干,得到二次处理汉麻杆粉末;
将甲基戊醇充分溶解于丙酮中,加入二次处理汉麻杆粉末,高速剪切搅拌15-30min;再加入异佛尔酮二异氰酸酯,高速剪切搅拌0.5-1h,再经超声分散15-30min;其中二次处理汉麻杆粉末、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基戊醇、丙酮的重量比为1:0.05-0.1:0.005-0.01:2-5;除溶剂干燥后过100-200目筛网后得到汉麻纤维粉体。
5.根据权利要求1所述的美缝剂,其特征在于,所述汉麻种子粉体的制备方法包括:
将汉麻种子用破碎机研磨成汉麻种子粉末,然后过100-200目筛网获得汉麻种子粉体。
6.根据权利要求1所述的美缝剂,其特征在于,所述硅烷化介孔二氧化硅的制备方法如下:
以25wt%的十六烷基三甲基氯化铵水溶液作为模板剂,用NaOH调节pH至12;然后向上述溶液中加入浓度为10v/v%的正硅酸乙酯/环己烷溶液,在60℃下充分搅拌;将产物用乙醇洗涤之后,分散至浓度为0.6wt%的NH4NO3/乙醇溶液中,并在60℃下充分搅拌;用乙醇洗涤产物,得到中空介孔二氧化硅;将中空介孔二氧化硅分散至乙醇溶液中,然后加入十六烷基三甲氧基硅烷,在70℃下充分搅拌;然后离心洗涤并收集得到硅烷化介孔二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的美缝剂,其特征在于,所述A组份与B组份的使用质量比为1:1-1.5。
8.一种如权利要求1-7任一所述的抗菌防污美缝剂的制备方法,其特征在于,包括:
A组份的制备方法为:将消泡剂、流平剂加入到含多异氰酸酯的预聚体中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入汉麻纤维粉体、汉麻种子粉体、硅酸盐水泥和火山灰,继续搅拌分散10-20min至均匀,抽真空,即得A组份;
B组份的制备方法为:将硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂加入到聚天门冬氨酸酯中搅拌,转速300-500r/min,搅拌10-20min至均匀,然后依次慢慢加入硅烷化介孔二氧化硅和分子筛,提高转速至800-1100r/min,搅拌30-40min至细度不高于60μm,分散至无肉眼可见胶粒,抽真空,即得B组份。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述含多异氰酸酯的预聚体的制备方法如下:
控制温度在45-55℃,向聚四氢呋喃二醇中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷,缓慢升温至80-90℃,反应到-NCO含量为12-16%后快速降温,再加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体,混合均匀后,制成-NCO含量为14-17%的含多异氰酸酯的预聚体。
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