[发明专利]一种埃洛石抗菌水性涂料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种埃洛石抗菌水性涂料及其制备方法与应用。

背景技术

高性能的抗菌涂料不仅可以起到常规涂料的保护基材的作用，还可防止基材表面上细菌生成和发霉，因此在船舶防污、建筑装饰、家具和电子产品及玩具上有广泛的应用，受到各个国家研发的重视。抗菌剂按照成分和来源可以分为：天然抗菌剂、无机抗菌剂、有机抗菌剂和复合抗菌剂。抗菌涂料的特别要求是具有长效、广谱、安全无毒、颜色稳定性、价格低廉等。但是现有的抗菌涂料还无法很好满足这些要求，如纳米TiO₂光触媒抗菌剂虽然在涂料中的抗菌性能优异，但在使用过程中对成膜物质丙烯酸酯共聚物具有破坏作用。要赋予涂料以抗菌性，还要考虑如何把抗菌剂引入到材料当中。常见的物理掺和法会在涂膜使用环境的影响下，引起挥发和迁移造成防护力的减弱。而化学键合法存在工艺复杂、成本较高等缺点。如果能通过吸附负载将抗菌剂锚固在涂料所用的填料上，使其能够起到保护以及缓慢释放抗菌剂的目的，将是制备抗菌涂料的有效方法。

埃洛石纳米管(HNTs)属于粘土类矿物材料，具有独特的中空管状结构。其管长为200nm～1.5μm，管外径为50～100nm，内径为10～30nm，比表面积约为56m²/g。由于其易分散、高长径比和强界面作用等特点，埃洛石可以用于多种聚合物的增强剂。埃洛石的吸附性能高，可以用来去除废水中的染料和金属离子。利用其高吸附性和独特的管空腔结构，也可以用于作为化学药物及基因药物的载体，实现药物的保护和缓慢释放的目的。由于其良好的环境相容性，其被认为是一种绿色的材料。其管状结构造成其在聚合物溶液和熔体中具有形成网络结构的能力，利用其剪切变稀的这种特性可以将其开发为涂料的触变剂，以代替常见的锂藻土。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种埃洛石抗菌水性涂料。本发明涂料以埃洛石作为载体装载壳聚糖类抗菌剂，具有长效抗菌功能。

本发明另一目的在于提供一种上述埃洛石抗菌水性涂料的制备方法。

本发明方法采用真空负压物理吸附方法，利用纳米管的空间结构，将抗菌剂负载到埃洛石管内，抗菌剂无毒无害而且能够从埃洛石中缓慢释放。该方法具有负载量大、相互作用强的特点，且操作简单、成本低、负载量高、能够对抗菌剂缓释、水性体系、环保无毒。

本发明再一目的在于提供上述埃洛石抗菌水性涂料在船舶防污、建筑装饰、家具、卷材涂装、电子产品及玩具中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种埃洛石抗菌水性涂料的制备方法，包括以下步骤：将埃洛石(HNTs)、壳聚糖类抗菌剂的混合水溶液进行真空负压处理，分离，干燥，得到负载抗菌剂的埃洛石粉末；再与水性丙烯酸树脂涂料混合，得到埃洛石抗菌水性涂料。

所述壳聚糖类抗菌剂包括壳聚糖、壳寡糖、壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖硫酸盐、羧甲基壳聚糖、磺化壳聚糖、醚化壳聚糖等。

所述HNTs与壳聚糖类抗菌剂的质量比为100:0.01～100:100。

所述混合水溶液中，壳聚糖类抗菌剂的浓度为0.01～30wt％。

所述混合水溶液中，HNTs的浓度为0.01～50wt％。

优选使用本发明浓度的水溶液，可保证适当的液体粘度，有利于其中的埃洛石的均匀分散以及实现较高的抗菌剂负载量。

所用HNTs的长度为200～1000nm，直径为50～100nm。

为了更好地实现本发明，所用的HNTs优选为提纯后的HNTs。

所述的真空负压处理指将溶液连接真空管利用真空水泵或油泵或隔膜泵反复抽真空3～10次。

所用水性丙烯酸树脂涂料与负载抗菌剂的埃洛石粉末的质量比100:0.2～100:60。

优选地，所述埃洛石、壳聚糖类抗菌剂的混合水溶液由包括以下方法制备得到：先将壳聚糖类抗菌剂溶于水中，再加入埃洛石分散均匀得到。

所述分散均匀可通过机械搅拌或超声分散实现，更优选先在50～1000转下机械搅拌5～60min，再在60～1000W功率下超声分散30～60min实现。

所述的分离优选通过离心实现，更优选将混合水溶液在2000～20000转下离心3～20min，倒去上清液。

所述的干燥可通过烘干或冷冻干燥实现，更优选为在40～100℃下烘干1～24h，或在-50～-80℃下冷冻干燥12～24h。

所述与水性丙烯酸树脂涂料混合优选为在在50～1000转下机械搅拌5～60min。