CN1844270A - 纳米抗菌粉末涂料及其微悬浮一步制造法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米粉体复合材料制造领域，特别涉及纳米抗菌粉末涂料及其微悬浮一步制造法。纳米抗菌粉末涂料制备所含成分为水、混合单体、颜料、表面处理剂、纳米无机抗菌剂粒子及助剂。将水、悬浮分散剂等成分通过超声波分散，再经高剪切乳化机进行分散，制成予分散液。再将其余成分按顺序加入聚合釜，经搅拌、加热，一次性加入予分散液，在恒温下反应，降温、出料、离心脱水、烘干即得产品。本发明解决了现有技术存在的纳米粒子在有机聚合物易团聚，传统粉末涂料制造工艺繁杂等问题。具有工艺流程短、设备投资少、节约工时和能源，无粉尘污染，并且制备的粉末涂料粒子形状规整，在使用中具有较好的流平性等优点。

Description

纳米抗菌粉末涂料及其微悬浮一步制造法

技术领域

本发明涉及一种纳米粉体复合材料制造领域，特别涉及纳米抗菌粉末涂料及其微悬浮一步制造法。

背景技术

近年来，随着抗生素、化学药物的大量使用及环境污染的加重，细菌和病毒正给人类造成越来越严重的危害。从1996年日本大面积爆发的0-157大肠杆菌感染事件到今天的“非典型性肺炎”和“禽流感”，无不向我们证实抵抗细菌和病毒的危害的迫切性和严峻性。要有效防止细菌滋长，使用抗菌材料是最为简单和有效的方法，因此，与人们生活密切相关的涂料采用抗菌涂料对保护人类健康，减少疾病，具有十分重要的意义。粉末涂料被广泛用于家居、建材、家庭用品和交通器材等领域，随着人们生活水平的提高，以及对健康的日益关注，对抗菌涂料的需求也越来越强烈。

制造抗菌涂料必然用到抗菌剂，抗菌剂主要分天然、有机和无机三大类。天然抗菌剂使用寿命短，耐热性差(150℃～180℃炭化分解)。有机抗菌剂易产生微生物耐(抗)药性，并存在易迁移、耐热性差等缺点，在粉末涂料加工温度下易分解失效，且分解产物可能造成二次污染。无机氧化物纳米粒子抗菌剂既可利用金属离子的抗菌能力，也可利用纳米粒子的抗菌性，它不产生耐药性且安全无毒，特别是其突出的耐热性(＞600℃)，在多种抗菌制品的应用中有着明显的优势。

制备纳米抗菌粉末涂料的传统工艺包括树脂合成、物料混合、加热熔融、冷却造粒、机械粉碎、过筛分级六大工艺步骤，但由于纳米粒子粒径小，比表面积和表面能极大，很容易团聚，即使通过化学方法得到的初级粒子尺寸达到纳米级，但这些初级粒子在加工粉末涂料过程中仍很会发生团聚，成为几百纳米甚至更大尺寸的团聚粒，所以单纯的无机纳米粒子不易分散于有机聚合物中，并且有机聚合物与无机粒子之间常有严重的相分离现象。这严重阻碍了纳米粒子性能的发挥，因此提高纳米粒子在粉末涂料聚合物中的分散显得尤为重要。另外，通过熔融挤出粉碎法制备的粉末涂料粒子形态不规则，含有三角形、四方状或球状等多种，这会影响粉末涂料在使用中的流平性。

粉末涂料属于环保型涂料之一，广泛地用于油田及天然气管道内防腐、汽车制造、冰箱、洗衣机、五金家电等制造领域，纳米抗菌粉末涂料制备一般是加入抗菌剂(如无机纳米二氧化钛、氧化锌粒子)，传统的粉末涂料的制造方法属于物理机械粉碎方法，其主要缺点是流程长、设备投资大、浪费工时、浪费能源以及严重的粉尘污染等弊端，并且纳米抗菌剂粒子不易分散，影响其功能的发挥，进一步影响产品的质量，可见，开发新的工艺来制造粉末涂料显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是克服以上传统粉末涂料制造工艺繁杂和纳米粒子易团聚的不足，提供一种纳米抗菌粉末涂料及其微悬浮一步制造法。

本发明中纳米抗菌粉末涂料由下列重量份的组分制成：

水150～300    混合单体80～150    纳米抗菌剂粒子10～20

颜填料30-50   助剂3～20          表面处理剂1～10

其中混合单体为硬单体、软单体及功能单体的混配物，助剂为悬浮分散剂、引发剂、助分散剂及水相阻聚剂。

其中各组分的具体组成为：

混合单体中各组分重量配比为：

硬单体60～90    软单体20～50    功能单体2～10

其中硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯睛、甲基丙烯睛中的一种或一种以上的混合物；软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或一种以上的混合物；功能单体为丙烯酸、依康酸、甲基丙烯酸、丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物。

无机纳米抗菌剂粒子为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化钙、纳米氧化铝等粒子的一种或一种以上混合物。

颜填料包括着色颜料和体质颜料，着色颜料为钛白粉、立德粉、氧化锌、铁红、铁黄、群青、铬绿中的一种或一种以上的混合物，体质颜料为碳酸钙、瓷土、滑石粉、重晶石粉、超细硅酸铝中的一种或一种以上的混合物，着色颜料和体质颜料为经处理后的亲油拒水性颜料。

助剂中的悬浮分散剂为白明胶、骨胶、聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799、聚乙烯醇1793、聚乙烯醇1778、聚乙烯醇2088、羧甲基纤维素、聚乙烯吡硌烷酮中的一种或一种以上的混合物，助分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10、OP-40、MS-1中的一种或一种以上的混合物，引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁晴、偶氮二异庚晴中的一种或一种以上的混合物，水相阻聚剂为氯化钾、氯化钠、氯化铜和硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。

表面处理剂为硬脂酸、聚乙烯吡硌烷酮、三氯乙烯基硅烷、三乙氧基硅烷、钛酸酯类等偶联剂、烷基酚聚氧乙烯醚系列、烷基醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂中的一种或一种以上的混合物。

本发明的制备方法是：

它由如下工艺步骤组成：

A、将40％～80％的水，50％～80％的悬浮分散剂，引发剂、助分散剂、混合单体及经表面处理过的无机纳米抗菌剂粒子和颜填料，通过超声波分散，再经高剪切乳化机进行分散，制成予分散液待用；

B、将其余的水、悬浮分散剂和水相阻聚剂，依次按序加入反应釜，开动搅拌令悬浮分散剂溶解，加热至60～90℃，一次性加入A步骤的予分散液，在70℃～85℃反应1.5～5小时，升温至80℃～85℃后反应4～6小时，降温、出料、离心脱水、烘干即得产品。

本发明所取得的技术进步在于：

将传统的粉末涂料的制造方法从6步法改为1步法，与粉末涂料的传统制造工艺相比，工艺流程短、设备投资少、节约工时和能源，粉尘污染较轻。同时解决了纳米粒子的易团聚及与聚合物的兼容性问题。该纳米抗菌粉末涂料在使用中具有较好的流平性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例

各组分配比为：

去离子水250    混合单体102    无机纳米抗菌粒子10

颜填料30    助剂5.6    表面处理剂1.0

上述混合单体所含成分的配料比为：

硬单体80    软单体30    功能单体2。

其中无机纳米抗菌粒子选用纳米氧化锌粉，硬单体的组成为：

甲基丙烯酸甲酯(聚合级)65    苯乙烯(聚合级)15

软单体选用丙烯酸丁酯(聚合级)，功能单体选用丙烯酸(聚合级)，助剂中的悬浮分散剂为选用聚乙烯醇1788，助分散剂选用OP-10(聚合级)，引发剂选用偶氮异丁晴，水相阻聚剂选用氯化钾，助剂的组成为：

聚乙烯醇1788  2.5    OP-10(聚合级)0.1    偶氮异丁晴2.5

氯化钾0.5

制备方法是：

A、将150毫升水、3克聚乙烯醇和0.1克OP-10加入带有搅拌的500毫升的反应器中，加热、搅拌使聚乙烯醇溶解待用。称取甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸，加入引发剂，溶解后加入经表面处理过的无机纳米抗菌粒子和颜填料，用超声波分散30分钟，在高剪切乳化机分散的情况下，加入悬浮剂溶液，分散20分钟制成予分散液待用；

B、将其余的100毫升水、2克聚乙烯醇、氯化钾加入聚合釜，开动搅拌令聚乙烯醇溶解、加热至80℃，一次性加入予分散液，在80℃恒温下反应2小时；而后再在83℃下反应3小时，降温、出料、离心脱水、烘干即得产品。

样品性能：

[1]外观：白色粉末；

[粒径]：20～50μm；

[3]粒子形态：规则球型或椭球型。

Claims (7)

1、纳米抗菌粉末涂料，其特征在于它由下列重量份的组分制成：

水150～300     混合单体80～150    纳米抗菌剂粒子10～20

颜填料30-50    助剂3～20          表面处理剂1～10

其中混合单体为硬单体、软单体及功能单体的混配物，助剂为悬浮分散剂、引发剂、助分散剂及水相阻聚剂。

2、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料，其特征在于所述的混合单体中各组分重量配比为：

硬单体60～90    软单体20～50    功能单体2～10

其中硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯睛、甲基丙烯睛中的一种或一种以上的混合物；软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或一种以上的混合物；功能单体为丙烯酸、依康酸、甲基丙烯酸、丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物。

3、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料，其特征在于所述的无机纳米抗菌剂粒子为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化钙、纳米氧化铝等粒子的一种或一种以上混合物。

4、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料，其特征在于所述的颜填料包括着色颜料和体质颜料，着色颜料为钛白粉、立德粉、氧化锌、铁红、铁黄、群青、铬绿中的一种或一种以上的混合物，体质颜料为碳酸钙、瓷土、滑石粉、重晶石粉、超细硅酸铝中的一种或一种以上的混合物，着色颜料和体质颜料为经处理后的亲油拒水性颜料。

5、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料，其特征在于所述的助剂中的悬浮分散剂为白明胶、骨胶、聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799、聚乙烯醇1793、聚乙烯醇1778、聚乙烯醇2088、羧甲基纤维素、聚乙烯吡硌烷酮中的一种或一种以上的混合物，助分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10、OP-40、MS-1中的一种或一种以上的混合物，引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁晴、偶氮二异庚晴中的一种或一种以上的混合物，水相阻聚剂为氯化钾、氯化钠、氯化铜和硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。

6、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料，其特征在于表面处理剂为硬脂酸、聚乙烯吡硌烷酮、三氯乙烯基硅烷、三乙氧基硅烷、钛酸酯类等偶联剂、烷基酚聚氧乙烯醚系列、烷基醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂中的一种或一种以上的混合物。

7、根据权利要求1所述的纳米抗菌粉末涂料的微悬浮一步制造法，其特征在于它由如下工艺步骤组成：

A、将40％～80％的水，50％～80％的悬浮分散剂，引发剂、助分散剂、混合单体及经表面处理过的无机纳米抗菌剂粒子和颜填料，通过超声波分散，再经高剪切乳化机进行分散，制成予分散液待用；

B、将其余的水、悬浮分散剂和水相阻聚剂，依次按序加入反应釜，开动搅拌令悬浮分散剂溶解，加热至60～90℃，一次性加入A步骤的予分散液，在70℃～85℃反应1.5～5小时，升温至80℃～85℃后反应4～6小时，降温、出料、离心脱水、烘干即得产品。