專利名稱：紫外光固化納米抗菌木器漆及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紫外光固化木器漆技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外光固化納米木器漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
紫外光固化涂料是20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能型涂料，它具有無(wú)或低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放、節(jié)省能源(能耗僅為熱固化粉末涂料的1/5～1/10)、固化速度快(0.1～10s)、適合流水線生產(chǎn)、固化溫度低、適合涂覆熱敏集材等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的日趨完善，減少涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物的使用已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)，而紫外光固化技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的有效措施之一。40年來(lái)，隨著光固化技術(shù)的迅速發(fā)展，紫外光固化涂料已廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、電子、輕工、通訊等領(lǐng)域，在木材、金屬、塑料、紙張、皮革上也得到大量應(yīng)用。
納米材料作為一種新型的無(wú)機(jī)填料，由于其特殊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致納米粒子具有異常的特性，如表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、量子效應(yīng)、界面效應(yīng)以及有關(guān)光、電、磁特性等。納米材料在涂料中的應(yīng)用能有效地改善和提高涂料的性能，而其中的納米抗菌材料不僅可以改善涂料的性能，同時(shí)還使涂料具有殺菌的功效。目前關(guān)于納米材料尤其是無(wú)機(jī)納米抗菌材料與紫外光固化涂料相結(jié)合的產(chǎn)品還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。
紫外光固化木器漆(也即紫外光固化木器涂料)主要用于竹木家具、地板等木器的表面涂裝。用于地板的涂料對(duì)耐磨性有較高的要求，目前多采用往其中加入無(wú)機(jī)耐磨粉的辦法來(lái)提高其耐磨性，但難以均勻分散到涂料中從而難達(dá)到較好的效果。而且由于木器長(zhǎng)期裸露在空氣中，即使在其表面涂覆一層木器漆，但是時(shí)間久了還是會(huì)在其表面滋生細(xì)菌和微生物等，從而影響環(huán)境的衛(wèi)生甚至危害人體的健康。
中國(guó)專利申請(qǐng)200410038047.3公開(kāi)了一種“密度板材表面涂覆層的紫外光固化耐磨漆”，該種漆采用重量百分比為5％～50％的多官能團(tuán)丙烯酸酯改性氨基樹(shù)脂或多官能團(tuán)甲基丙烯酸酯改性氨基樹(shù)脂、5％～50％的多官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸酯或多官能團(tuán)聚氨酯甲基丙烯酸酯、5％～50％的環(huán)氧丙烯酸酯或環(huán)氧甲基丙烯酸酯、10％～50％的三官能團(tuán)丙烯酸酯或三官能團(tuán)甲基丙烯酸酯、1％～10％的光引發(fā)劑、1％～15％的無(wú)機(jī)耐磨粉、以及其他助劑制成，該種漆同樣存在上述問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性好且具有長(zhǎng)效抗菌功能的紫外光固化納米抗菌木器漆及其制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的中的提供一種紫外光固化納米抗菌木器漆的技術(shù)方案是本發(fā)明的紫外光固化納米抗菌木器漆，其組分包括環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀釋劑、無(wú)機(jī)納米抗菌劑、無(wú)機(jī)納米填料和光引發(fā)劑，以重量計(jì)各組分的份數(shù)是環(huán)氧丙烯酸酯10～60份；聚氨酯丙烯酸酯10～60份；稀釋劑10～60份；無(wú)機(jī)納米抗菌劑1～10份；無(wú)機(jī)納米填料1～10份；光引發(fā)劑1～5份。
上述環(huán)氧丙烯酸酯為雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、溴化雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、多元醇改性環(huán)氧丙烯酸酯、脂肪酸改性環(huán)氧丙烯酸酯中的一種或兩種或三種或四種。上述聚氨酯丙烯酸酯為芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一種或兩種。
上述稀釋劑為單官能團(tuán)稀釋劑、或雙官能團(tuán)稀釋劑、或三官能團(tuán)稀釋劑、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物；其中的單官能團(tuán)稀釋劑為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、或N-乙烯吡烷酮；雙官能團(tuán)稀釋劑為鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；三官能團(tuán)稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
上述無(wú)機(jī)納米抗菌劑為載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑、載鋅無(wú)機(jī)納米抗菌劑中的一種或兩種。上述無(wú)機(jī)納米填料為納米二氧化硅、納米氧化鋅、銳鈦型納米二氧化鈦中的一種或兩種或三種。上述光引發(fā)劑為二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基-環(huán)己基苯酮中的一種或兩種或三種。
本發(fā)明的木器漆還具有分散劑和流平劑；以重量計(jì)的分散劑為0.3～0.5份，以重量計(jì)的流平劑為0.1～0.3份。
對(duì)于上述紫外光固化納米抗菌木器漆，其制備方法具有以下步驟①將上述液態(tài)的稀釋劑加至攪拌罐中，然后往攪拌罐中加入上述粉狀的無(wú)機(jī)納米抗菌劑和上述無(wú)機(jī)納米填料，并在溫度為5℃～50℃、攪拌速度為3000～6000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下使其在稀釋劑中分散均勻；②往步驟①得到的分散后的混合物料中加入上述液態(tài)的環(huán)氧丙烯酸酯和上述聚氨酯丙烯酸酯，在溫度為5～50℃、攪拌速度為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下混合均勻；③向步驟②得到的物料中加入上述光引發(fā)劑，在溫度為5℃～50℃、攪拌速度為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下混合均勻后過(guò)濾即得成品。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明的木器漆符合化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《紫外光固化木器漆》(HG/T3655-1999)的相關(guān)要求，無(wú)毒，不會(huì)對(duì)人體造成危害。(2)本發(fā)明的木器漆的填料為納米填料，其它成分或者是液態(tài)物料，或者是粒徑也為納米級(jí)的分散狀態(tài)的物料，故整個(gè)涂料在使用時(shí)其體系中的顆粒的粒徑都比較小，因此施工性能較好，對(duì)各種基材均具有優(yōu)良的附著力，而且粒徑較小的納米填料能非常均勻的分散到涂料中，固化后的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)，耐磨性得到很大的提高，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)在本發(fā)明涂料的一個(gè)實(shí)施例中其附著力為(劃格法)1級(jí)、擺桿硬度為0.83、耐磨性為(750g/50r)0.013g、耐干熱性為(90±2℃)1級(jí)。(3)本發(fā)明的木器漆加入了無(wú)機(jī)納米抗菌劑，因而可以抑制細(xì)菌和微生物的生長(zhǎng)繁殖，對(duì)大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率≥99％，同時(shí)因?yàn)楸景l(fā)明的紫外光固化納米抗菌粉體被固化在干膜中，故可起到長(zhǎng)期有效的抗菌作用。(4)本發(fā)明的木器漆便于工業(yè)化生產(chǎn)，將物料混合時(shí)，只要環(huán)境溫度在5℃～50℃，即無(wú)需對(duì)體系進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的操作。(5)因?yàn)楸景l(fā)明的木器漆用于竹木家具、木地板對(duì)各種基材均具有的優(yōu)良的附著力，并且在生產(chǎn)和施工過(guò)程中對(duì)環(huán)境均無(wú)污染，故屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)本實(shí)施例的紫外光固化納米抗菌木器漆的組分如下作為環(huán)氧丙烯酸酯的雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯；作為聚氨酯丙烯酸酯的芳香族聚氨酯丙烯酸酯SM6201；作為稀釋劑的丙烯酸丁酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)；作為無(wú)機(jī)納米抗菌劑的載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑；作為無(wú)機(jī)納米填料的納米氧化鋅和納米二氧化硅；作為光引發(fā)劑的2-羥基-2甲基1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)；作為分散劑的EFKA4010分散劑；作為流平劑的德謙837流平劑。
各組分具體重量份數(shù)為雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯40份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯15份、丙烯酸丁酯10份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)5份、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)20份、載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑1份、納米氧化鋅4份、納米二氧化硅3份、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)2份、EFKA4010分散劑0.3份、德謙837流平劑0.1份。
上述重量配比的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法的步驟為①將液態(tài)的稀釋劑丙烯酸丁酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和液態(tài)的EFKA4010分散劑以及液態(tài)的德謙837流平劑加至攪拌罐中，然后往攪拌罐中加入粉狀的納米氧化鋅、納米二氧化硅和載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑，并在溫度為環(huán)境溫度15℃、攪拌速度為4500轉(zhuǎn)/分鐘(在其它實(shí)施例中攪拌速度可以是3000轉(zhuǎn)/分鐘、或6000轉(zhuǎn)/分鐘等)的條件下使粉狀物料在稀釋劑中分散均勻。
②往步驟①得到的分散后的混合物料中加入液態(tài)的雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯SM6201，在環(huán)境溫度為15℃、攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分鐘(在其它實(shí)施例中攪拌速度可以是500轉(zhuǎn)/分鐘、或1000轉(zhuǎn)/分鐘等)的條件下混合均勻。
③向步驟②得到的物料中加入光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Darocur1173)，在環(huán)境溫度為15℃、攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分鐘(在其它實(shí)施例中攪拌速度可以是500轉(zhuǎn)/分鐘、或1000轉(zhuǎn)/分鐘等)的條件下混合均勻后過(guò)濾即得成品。
上述成品使用時(shí)可采用刷涂、噴涂、淋涂等方法施工，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)本發(fā)明涂料的附著力(劃格法)1級(jí)、擺桿硬度0.83、耐磨性(750g/50r)0.013g、耐干熱性(90±2℃)1級(jí)；對(duì)大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率99.3％。
(實(shí)施例2至實(shí)施例48)實(shí)施例2至實(shí)施例48的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法與實(shí)施例1基本相同，其各組份及相應(yīng)的重量配比(以重量份數(shù)表示)的數(shù)值見(jiàn)表1至表8，附著力、擺桿硬度、耐磨性、耐干熱性以及對(duì)大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率等性能測(cè)試的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1至表8(表中符號(hào)“/”表示無(wú))。
其中實(shí)施例6、10、11中無(wú)分散劑以及流平劑，與有分散劑以及流平劑的相應(yīng)實(shí)施例相比，耐磨性稍遜，但有關(guān)指標(biāo)仍符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
權(quán)利要求
1.一種紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于其組分包括環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀釋劑、無(wú)機(jī)納米抗菌劑、無(wú)機(jī)納米填料和光引發(fā)劑，以重量計(jì)各組分的份數(shù)是環(huán)氧丙烯酸酯10～60份，聚氨酯丙烯酸酯10～60份，稀釋劑10～60份，無(wú)機(jī)納米抗菌劑1～10份，無(wú)機(jī)納米填料1～10份，光引發(fā)劑1～5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于環(huán)氧丙烯酸酯為雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、溴化雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、多元醇改性環(huán)氧丙烯酸酯、脂肪酸改性環(huán)氧丙烯酸酯中的一種或兩種或三種或四種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于聚氨酯丙烯酸酯為芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于所述稀釋劑為單官能團(tuán)稀釋劑、或雙官能團(tuán)稀釋劑、或三官能團(tuán)稀釋劑、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物；其中的單官能團(tuán)稀釋劑為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、或N-乙烯吡烷酮；雙官能團(tuán)稀釋劑為鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；三官能團(tuán)稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于無(wú)機(jī)納米抗菌劑為載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑、載鋅無(wú)機(jī)納米抗菌劑中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于無(wú)機(jī)納米填料為納米二氧化硅、納米氧化鋅、銳鈦型納米二氧化鈦中的一種或兩種或三種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于光引發(fā)劑為二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基-環(huán)己基苯酮中的一種或兩種或三種。
8.由權(quán)利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法，具有以下步驟①將液態(tài)的稀釋劑加至攪拌罐中，然后往攪拌罐中加入粉狀的無(wú)機(jī)納米抗菌劑和無(wú)機(jī)納米填料，并在溫度為5℃～50℃、攪拌速度為3000～6000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下使粉狀物料在稀釋劑中分散均勻；②往步驟①得到的分散后的混合物料中加入液態(tài)的環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯，在溫度為5～50℃、攪拌速度為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下混合均勻；③向步驟②得到的物料中加入光引發(fā)劑，在溫度為5～50℃、攪拌速度為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下混合均勻后過(guò)濾即得成品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法，其特征在于步驟①中的稀釋劑為單官能團(tuán)稀釋劑、或雙官能團(tuán)稀釋劑、或三官能團(tuán)稀釋劑、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物、或單官能團(tuán)稀釋劑和雙官能團(tuán)稀釋劑和三官能團(tuán)稀釋劑的混合物；步驟①中的無(wú)機(jī)納米抗菌劑為載銀無(wú)機(jī)納米抗菌劑、載鋅無(wú)機(jī)納米抗菌劑中的一種或兩種；步驟①中的無(wú)機(jī)納米填料為納米二氧化硅、納米氧化鋅、銳鈦型納米二氧化鈦中的一種或兩種或三種；步驟②中的環(huán)氧丙烯酸酯為雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、溴化雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、多元醇改性環(huán)氧丙烯酸酯、脂肪酸改性環(huán)氧丙烯酸酯中的一種或兩種或三種或四種；步驟②中的聚氨酯丙烯酸酯為芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的一種或兩種；步驟③中的光引發(fā)劑為二苯甲酮和叔胺的混合物、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基-環(huán)己基苯酮中的一種或兩種或三種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法，其特征在于步驟①中的單官能團(tuán)稀釋劑為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、或N-乙烯吡烷酮；步驟①中的雙官能團(tuán)稀釋劑為鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、或三乙二醇二丙烯酸酯；步驟①中的三官能團(tuán)稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、或丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種紫外光固化納米抗菌木器漆及其制備方法。這種紫外光固化納米抗菌木器漆包括環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、稀釋劑、無(wú)機(jī)納米抗菌劑、無(wú)機(jī)納米填料和光引發(fā)劑。其制備方法為，往稀釋劑中加入無(wú)機(jī)納米抗菌劑和無(wú)機(jī)納米填料，并攪拌分散均勻，然后加入環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯以及光引發(fā)劑混合均勻制成。由于該木器漆加入了無(wú)機(jī)納米抗菌劑，因而可以抑制細(xì)菌和微生物的生長(zhǎng)繁殖，可起到長(zhǎng)期有效的抗菌作用。
文檔編號(hào)C09D5/14GK1927971SQ20061015218
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者劉紅波, 李榮先, 繆國(guó)元, 薛亞波 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院, 江蘇晨光涂料有限公司