一种水性抗菌涂料及其制备方法与流程

1.本技术涉及涂料领域，尤其是涉及一种水性抗菌涂料及其制备方法。


背景技术：

2.涂料广泛使用在建筑和生活中，用于对建筑材料、家具或玩具等物体表面进行防护、装饰或标记作用。涂料又分为油性涂料和水性涂料，由于油性涂料容易挥发出有害物质，影响人体健康，水性涂料的使用越来越广泛。
3.目前，为提高家具、玩具等物体使用的卫生性和安全性，会在水性涂料内添加氧化锌、氧化铜或纳米银杀菌剂等无机抗菌剂或香草醛、乙基香草醛等有机抗菌剂，降低家具或玩具等物体表面的细菌密度，从而尽可能避免儿童在使用玩具或家具时对玩具或家具表面进行啃咬将表面的大量细菌摄入而生病。
4.但是，儿童在对玩具啃咬时，同样会使得玩具表面的涂层脱落，儿童将脱落的涂层摄入时，其中无机抗菌剂中的金属离子或有机抗菌剂的进食均会对儿童身体造成不利影响，并且儿童在使用玩具时还会不可避免的对玩具进行弯折等操作，导致涂层在玩具表面上的附着效果变差甚至开裂，进一步增加了儿童摄入无机抗菌剂或有机抗菌剂的风险。


技术实现要素：

5.为了改善儿童摄入添加有无机抗菌剂或有机抗菌剂的水性涂料存在安全隐患的问题，本技术提供一种水性抗菌涂料及其制备方法。
6.一方面本技术提供的一种水性抗菌涂料采用如下的技术方案：一种水性抗菌涂料，由包括以下重量份的组分制成：水性聚氨酯：20-40份；丙烯酸乳液：20-30份；水性增稠剂：0.5-2份；壳聚糖：0.4-0.6份；山葵粉：0.2-0.4份；助剂：0.5-1份；色浆：10-16份；水：17-25份；所述壳聚糖的数均分子量大于2000。
7.通过采用上述技术方案，通过加入天然抗菌剂壳聚糖和山葵粉，在两者的共同作用下提高了涂料的抗菌效果，并且选用水性聚氨分散体和丙烯酸乳液将壳聚糖和山葵粉分散，加入水性增稠剂和助剂，涂料整体成膜性能优秀、并且具有良好的附着力，色浆用于将涂料调成需要的颜色，制成的涂料在具有良好的抗菌效果的同时，能稳固的附着在玩具表面，并且具有良好的柔韧性，尽可能避免了儿童在弯折玩具导致涂层开裂，降低了儿童摄入涂层的风险，并且采用天然抗菌剂降低了儿童摄入后产生不良反应的风险，改善儿童摄入
添加有无机抗菌剂或有机抗菌剂的水性涂料存在安全隐患的问题。
8.所述壳聚糖的数均分子量为4000-8000。
9.通过采用上述技术方案，通过进一步选用数均分子量为4000-8000的壳聚糖，提高了涂料整体的抗菌效果、柔韧性和附着力。
10.可选的，所述壳聚糖与所述山葵粉的重量份之比为(1-3)：1。
11.通过采用上述技术方案，通过控制壳聚糖和山葵粉的比例，提高了涂料整体的抗菌效果、柔韧性和附着力。
12.可选的，所述山葵粉的粒度为50-150目。
13.优选地，所述山葵粉的粒度为80-120目通过采用上述技术方案，通过控制山葵粉的粒度，提高了山葵粉和壳聚糖的结合效果，同时还提高了山葵粉和壳聚糖在涂料内的分散效果，进而充分发挥山葵粉和壳聚糖的杀菌效果的同时，提高了涂料整体的柔韧性和附着力。
14.可选的，制备所述水性抗菌涂料的原料还包括0.1-0.3重量份的蓖麻油。
15.通过采用上述技术方案，加入蓖麻油之后，壳聚糖、山葵粉以及壳聚糖，共同作为天然抗菌剂起到杀菌作用，进一步提高了涂料的抗菌效果，另外意外发现蓖麻油在加入后还对提高壳聚糖和山葵粉在涂料内的分散效果有增益，同时还提高了涂料整体的柔韧性和附着力。
16.可选的，所述助剂包括乙二醇单丁醚、醇胺有机物、丙二醇甲醚和聚硅氧烷中的一种或几种。
17.另一方面本技术提供的一种水性抗菌涂料的制备方法采用如下的技术方案：一种水性抗菌涂料的制备方法，包括以下步骤：s1.基料混合：将水性聚氨酯和丙烯酸乳液混合分散，得到基础料；s2.辅料混合：将除了水和色浆以外的其他组分与基础料混合分散，得到半成品混合料；s3.调色：将色浆、水和半成品混合料混合分散，得到水性抗菌涂料。
18.优选地，所述步骤s2包括以下步骤：s21.助剂混合：将助剂与基础混合料混合分散，得到初混料；s22.抗菌剂混合：将初混料和除了水、色浆和水性增稠剂的其他剩余组分混合分散，得到复混料；s23.增稠：将复混料与水性增稠剂混合分散，得到半成品混合料。
19.优选地，所述步骤s22包括以下步骤：s221.预混：将除了水、色浆和水性增稠剂的其他剩余组分混合分散，得到预混料；s222.复混：将预混料和初混料混合分散，得到复混料。
20.优选地，所述步骤s222中控制搅拌速度为500-700rpm，搅拌时间为6-8min。
21.通过采用上述技术方案，将水性聚氨酯和丙烯酸乳液混合得到基础料，然后依次将助剂、预混料、水性增稠剂、色浆和水添加搅拌，其中通过混合分散得到预混料然后将预混料加入初混料中，提高了预混料中各组分的结合效果，进一步提高了涂料的抗菌效果，同时在步骤s222中控制搅拌速度为500-700rpm，搅拌时间为6-8min，提高了预混料在涂料中的分散效果，进一步提高了涂料的柔韧性和附着力。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.涂料整体成膜性能优秀、并且具有良好的附着力，色浆用于将涂料调成需要的颜色，制成的涂料在具有良好的抗菌效果的同时，能稳固的附着在玩具表面，并且具有良好的柔韧性，尽可能避免了儿童在弯折玩具导致涂层开裂，降低了儿童摄入涂层的风险，并且采用天然抗菌剂降低了儿童摄入后产生不良反应的风险，改善儿童摄入添加有无机抗菌剂或有机抗菌剂的水性涂料存在安全隐患的问题；2.加入蓖麻油之后，壳聚糖、山葵粉以及壳聚糖，共同作为天然抗菌剂起到杀菌作用，进一步提高了涂料的抗菌效果，另外意外发现蓖麻油在加入后还对提高壳聚糖和山葵粉在涂料内的分散效果有增益，同时还提高了涂料整体的柔韧性和附着力；3.将水性聚氨酯和丙烯酸乳液混合得到基础料，然后依次将助剂、预混料、水性增稠剂、色浆和水添加搅拌，其中通过混合分散得到预混料然后将预混料加入初混料中，提高了预混料中各组分的结合效果，进一步提高了涂料的抗菌效果，同时在步骤s222中控制搅拌速度为500-700rpm，搅拌时间为6-8min，提高了预混料在涂料中的分散效果，进一步提高了涂料的柔韧性和附着力。
附图说明
23.图1是本技术的制备流程图。
24.图2是本技术中步骤s2的流程图。
25.图3是本技术中步骤s22的流程图。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，使用的方法如无特别说明，均为本领域公知的常规方法，使用的耗材和试剂如无特别说明，均为市场购得。除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
27.实施例中所使用的原料均可通过市售获得，以下实施例中水性聚氨酯为欧宝迪cur995、丙烯酸乳液为帝斯曼水性丙烯酸乳液xk102、色浆为巴斯夫70-0507水性液体酞菁蓝色浆、水性增稠剂为罗门哈斯rm2020。
28.实施例1-5实施例1-5的原料组成和配比见表1。
29.实施例1-5一种水性抗菌涂料的制备方法如下：s1.基料混合：将水性聚氨酯和丙烯酸乳液加入反应容器中，在400rpm的搅拌速度下搅拌分散4min，得到基础料。
30.s2.辅料混合：s21.助剂混合：往反应容器中的基础料内加入助剂，在300rpm的搅拌速度下搅拌分散5min，得到初混料。
31.s22.抗菌剂混合：往反应容器中的初混料内加入数均分子量为4000的壳聚糖和山
葵粉，壳聚糖的粒度为50-100目，山葵粉的粒度为80-120目，在600rpm的搅拌速度下搅拌分散7min，得到复混料。
32.s23.增稠：往反应容器中的复混料内加入水性增稠剂，在300rpm的搅拌速度下搅拌分散6min，得到半成品混合料。
33.s3.调色：往反应容器中的半成品混合料内依次加入色浆和水，在300rpm的搅拌速度下搅拌分散6min，得到水性抗菌涂料。
34.实施例1-5中采用的助剂由乙二醇单丁醚、三甲基乙醇胺、丙二醇甲醚和聚硅氧烷按照1:1:2:5组成。
35.表1：水性抗菌涂料的原料组成和配比实施例6实施例6与实施例2的区别在于：实施例6使用数均分子量为6000的壳聚糖代替数均分子量为4000的壳聚糖。
36.实施例7实施例7与实施例2的区别在于：实施例6使用数均分子量为8000的壳聚糖代替数均分子量为4000的壳聚糖。
37.实施例8实施例8与实施例6的区别在于：实施例8使用的山葵粉的粒度为50-80目。
38.实施例9实施例9与实施例6的区别在于：实施例8使用的山葵粉的粒度为120-150目。
39.实施例10实施例10与实施例6的区别在于：实施例8步骤s3中还添加了0.1kg蓖麻油。
40.实施例11实施例11与实施例10的区别在于：实施例11中添加的蓖麻油的添加量为0.2kg。
41.实施例12实施例12与实施例10的区别在于：实施例12中添加的蓖麻油的添加量为0.3kg。
42.实施例13实施例13中各组分添加量与实施例11的一致，制备方法与实施例11的区别在于：在进行步骤s22时，首先将数均分子量为6000的壳聚糖、山葵粉和蓖麻油预混合均匀得到预混料，然后将预混料加入反应容器中的初混料内，在600rpm的搅拌速度下搅拌分散7min，得
到复混料。
43.实施例14实施例14与实施例13的区别在于：将预混料加入反应容器中的初混料内后，在500rpm的搅拌速度下搅拌分散8min，得到复混料。
44.实施例15实施例15与实施例13的区别在于：将预混料加入反应容器中的初混料内后，在700rpm的搅拌速度下搅拌分散6min，得到复混料。
45.对比例1对比例1与实施例2的区别在于：对比例1中不添加壳聚糖和山葵粉，添加0.8kg的纳米氧化锌。
46.对比例2对比例2与实施例2的不同之处在于：对比例2中不添加壳聚糖，山葵粉的添加量为0.8kg。
47.对比例3对比例3与实施例2的不同之处在于：对比例3中不添加山葵粉，壳聚糖的添加量为0.8kg。
48.对比例4对比例4与实施例2的不同之处在于：对比例4中使用数均分子量为2000的壳聚糖代替数均分子量为4000的壳聚糖。
49.试验检测针对实施例1-15和对比例1-4制得的水性抗菌涂料分别喷涂在条状试样表面，按照gb/t21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》进行抗菌性能测试，得到水性抗菌涂料对大肠杆菌的抑菌率，按照gb/t 30791进行柔韧性测试得到水性抗菌涂料的柔韧性，按照astm d 3359进行附着力测试得到水性抗菌涂料的附着力，检测结果见表2。
50.表2：水性抗菌涂料的抑菌率、柔韧性和附着力
以下结合表1-2提供的实验数据，对本技术进行详细说明。
51.实施例1-3考察了除壳聚糖和山葵粉以外其他组分的添加量对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，其中采用实施例2制备的涂料的抑菌率、柔韧性优于采用实施例1和3制备的涂料的抑菌率和柔韧性，说明实施例2为较优实施例。以实施例2为对照，实施例4和实施例5考察了壳聚糖和山葵粉的比例对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，其中采用实施例2制备的涂料的抑菌率和柔韧性均相对较优。并且采用实施例1-5制备的涂料的附着力均为4b，附着效果好。
52.以实施例2为对照，实施例6和实施例7考察了采用不同数均分子量的壳聚糖对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，其中采用实施例6制备的涂料的抑菌率和柔韧性优于采用实施例2和7制备的涂料的抑菌率和柔韧性。并且，采用实施例6和7制备的涂料的附着力均为4b，附着效果好。
53.以实施例6为对照，实施例8和9考察了不同粒度的山葵粉对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，其中采用实施例6制备的涂料的抑菌率和柔韧性优于采用实施例8和9制备的涂料的抑菌率和柔韧性，并且，采用实施例8和9制备的涂料的附着力均为4b，附着效果好，综合考虑下，实施例6为较优实施例。
54.以实施例6为对照，实施例10-12考察了添加蓖麻油和蓖麻油的添加量对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，采用实施例10-12制备的涂料的附着力均为5b优于采用实施例9制备的涂料，并且其中采用实施例11制备的涂料的抑菌率和柔韧性优于采用实施例6、10和12制备的涂料的抑菌率和柔韧性。其中，采用实施例11制备的涂料的抑菌率与采用实施例12制备的涂料的抑菌率差异较小，为节省成本，综合考虑下，实施例11为较优实施例。
55.以实施例11为对照，实施例13-15考察了不同的制备条件对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，其中采用实施例13制备的涂料的抑菌率、柔韧性和附着力优于采用实施例11、13和15制备的涂料的抑菌率、柔韧性和附着力，尤其是柔韧性和附着力，综合考虑下，实施例13为较优实施例。
56.以实施例2为对照，对比例1-3考察了不添加壳聚糖和山葵粉的情况下以及只添加二者中的一种的情况下对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响。其中，对比例1中在不添
加壳聚糖和山葵粉的情况下，添加了常用的无机抑菌剂纳米氧化锌，而采用实施例2制备的涂料的抑菌率、柔韧性和附着力优势均较为明显，一方面说明壳聚糖和山葵粉与基础料的相容性更强，另一方面说明本技术采用天然抗菌剂制备的涂料的抑菌效果好。而采用实施例2制备的涂料的抑菌率、柔韧性和附着力都远优于对比例2和3，说明在壳聚糖和山葵粉两者共同作用下与基础料结合提高了涂料的抑菌率、柔韧性和附着力以实施例2为对照，对比例4考察了使用数均分子量为2000的壳聚糖代替数均分子量为4000的壳聚糖对涂料的抑菌率、柔韧性和附着力的影响，发现涂料无论是抑菌率还是柔韧性和附着力都大幅度减弱，猜测是因为数均分子量为2000的壳聚糖有效抗菌基团较少，并且由于其分子量较小与基础料的相容性均较弱。
57.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种水性抗菌涂料，其特征在于：由包括以下重量份的组分制成：水性聚氨酯：20-40份；丙烯酸乳液：20-30份；水性增稠剂：0.5-2份；壳聚糖：0.4-0.6份；山葵粉：0.2-0.4份；助剂：0.5-1份；色浆：10-16份；水：17-25份；所述壳聚糖的数均分子量大于2000。2.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料，其特征在于：所述壳聚糖的数均分子量为4000-8000。3.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料，其特征在于：所述壳聚糖与所述山葵粉的重量份之比为（1-3）：1。4.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料，其特征在于：所述山葵粉的粒度为50-150目。5.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料，其特征在于：制备所述水性抗菌涂料的原料还包括0.1-0.3重量份的蓖麻油。6.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料，其特征在于：所述助剂包括乙二醇单丁醚、醇胺有机物、丙二醇甲醚和聚硅氧烷中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种水性抗菌涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.基料混合：将水性聚氨酯和丙烯酸乳液混合分散，得到基础料；s2.辅料混合：将除了水和色浆以外的其他组分与基础料混合分散，得到半成品混合料；s3.调色：将色浆、水和半成品混合料混合分散，得到水性抗菌涂料。8.根据权利要求6所述的一种水性抗菌涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤：s21.助剂混合：将助剂与基础混合料混合分散，得到初混料；s22.抗菌剂混合：将初混料和除了水、色浆和水性增稠剂的其他剩余组分混合分散，得到复混料；s23.增稠：将复混料与水性增稠剂混合分散，得到半成品混合料。9.根据权利要求8所述的一种水性抗菌涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤s22包括以下步骤：s221.预混：将除了水、色浆和水性增稠剂的其他剩余组分混合分散，得到预混料；s222.复混：将预混料和初混料搅拌、混合分散，得到复混料。10.根据权利要求9所述的一种水性抗菌涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤s222中控制搅拌速度为500-700rpm，搅拌时间为6-8min。

技术总结
本申请公开了一种水性抗菌涂料及其制备方法，涉及涂料领域，其包括由包括以下重量份的组分制成：水性聚氨酯：20-40份；丙烯酸乳液：20-30份；水性增稠剂：0.5-2份；壳聚糖：0.4-0.6份；山葵粉：0.2-0.4份；助剂：0.5-1份；色浆：10-16份；水：17-25份；所述壳聚糖的数均分子量大于2000。本申请具有避免儿童摄入添加有无机抗菌剂或有机抗菌剂的水性涂料存在安全隐患的效果。效果。效果。


技术研发人员：陈云 李军
受保护的技术使用者：广东金毅科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/24