CN101245211A - 具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物，其组分按重量份计，包括掺杂四针状氧化锌晶须1～10份、介孔填料1～10份，丙烯酸酯乳液40～55份，二氧化钛10～30份，填料滑石粉10～25份，助剂0.5～10份。其中掺杂离子是Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺或V⁵⁺中的一种或多种。该涂料组合物经一般的喷涂或刷涂施工，固化成膜后具有长效的抗菌和空气净化效果。对室内空气中的金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、鼠伤寒沙门氏菌等常见细菌的抗菌效果达到95％以上，12小时、24小时、48小时和72小时对浓度为0.75～0.85的甲醛降解率分别达到50％、70％、82％和85％以上。主要用作室内涂料。

Description

具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物

技术领域：

本发明涉及一种功能性涂料组合物，特别是涉及一种具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物

背景技术：

细菌等微生物存在于我们周围的各种场合，其中包括大量有害甚至致命的微生物。而人们生活与工作的环境也受到越来越严重的化学和工业废气污染，例如甲醛、苯、氨气、NOx、SOx以及戴奥辛和环境荷尔蒙等。其中，甲醛已成为室内空气的主要化学污染物，在我国有毒化学品优先控制名单上列第二位。使用吸附剂、化学试剂和消毒剂等物理和化学治污手段，只能解决暂时性问题，而且可能带来新的环境问题。要有效防止微生物滋生、繁殖、蔓延和传播，同时减少一次性消毒剂和化学试剂的使用，采用长效的无机类抗菌和环境净化材料是最简单、安全和有效的方法。四针状结构的氧化锌晶须(T-ZnOw)具有纳米级的尖端和单晶体结晶结构，可以通过微米尺度的针状体，均匀地将尖端纳米效应分散在复合材料体系中。此外，氧化锌作为一种宽禁带半导体化合物，具有很好的能级与活性可调性，可以通过掺杂、复合、敏化等技术手段控制其半导体能级和活性氧释放，从而获得高效、广谱的抗菌材料。日本专利特开平5-912，报导用T-ZnOw和银盐复合，制备了具有优异抗菌效果的无机抗菌剂，并在不同材料和环境中获得应用。为了提高抗菌效果，需要添加银离子作为主要抗菌活性成份之一，而其中银离子仍面临变色问题。中国专利ZL 03117502.3公开了一种氧化锌晶须复合抗菌剂组合物及其制备方法，通过生长过程的动力学和晶须结构控制，获得长度适中(5～10μm)、尖端纳米效应突出的T-ZnOw；通过晶须生长气氛等环境条件的控制，同时采用一价碱金属离子进行原位掺杂，增加活性氧释放量，提高T-ZnOw抗菌活性，并进一步与纳米氧化锌和纳米二氧化钛等半导体复合得到抗菌剂组合物。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种在体系中加入经过渡金属离子掺杂改性的掺杂四针状氧化锌晶须，并作为其主要活性成份的具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。

本发明具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物的组分按重量份计，包括掺杂四针状氧化锌晶须1～10份，介孔填料1～10份，丙烯酸酯乳液40～55份，二氧化钛10～30份，填料滑石粉10～25份，助剂0.5～10份。其中，掺杂四针状氧化锌晶须为该涂料组合物的主要活性成分，具有长效抗菌作用，通过激活空气中的水和氧产生羟基自由基和超氧自由基等活性中心，从而迅速破坏微生物和有害气体的结构，达到抗菌的空气净化的目的。其制备方法是，在长度为0.5～20μm，且具有纳米级(1～50nm)尖端结构四针状氧化锌晶须单晶体表面喷洒Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺、V⁵⁺的一种或几种掺杂金属离子的10％(重量)盐溶液，其掺杂量按重量百分数计是，掺杂金属离子量为四针状氧化锌晶须重量的0.3～3％，再经60～120℃气流干燥，最后于500～800℃温度下焙烧15～60分钟，得掺杂四针状氧化锌晶须；介孔填料是分子筛、活性炭或多孔硅酸钠中的至少一种，粒子直径为0.3～10μm，，介孔尺寸为0.5～500nm。利用其高效吸附性能捕捉空气中的有害气体及微生物，提高涂料的抗菌及净化空气的效果；使用丙烯酸酯乳液作为粘结剂，在体系中发挥粘结作用；填料滑石粉为填充作用；助剂是分散剂二偏磷酸钠及防沉剂膨润土。前者的作用帮助涂料各组份能够更好地分散均匀，后者的作用是防止填料滑石粉及介孔填料在存放过程中发生沉降。

本发明具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物的优点在于：其一，该涂料组合物经一般的喷涂或刷涂施工，固化成膜后具有长效的抗菌和空气净化效果。对室内空气中的金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、鼠伤寒沙门氏菌等常见细菌的抗菌效果达到95％以上，12小时、24小时、48小时和72小时对浓度为0.75～0.85的甲醛降解率分别达到50％、70％、82％和85％以上，并具有显著降低室内空气异味的作用。其二，与现有技术相比较，不使用易变色且价格昂贵的银离子；也不使用持久性差、易带来二次污染的有机抗菌成份；充分利用四针状氧化锌晶须的尖端纳米效应和掺杂带来的长效活性作用，不需要光照条件，又避开了其它纳米微粒分散困难的问题。

具体实施方式

以下实施例中所用的四针状氧化锌晶须均为长度为0.5～20μm，且具有纳米级(1～50nm)尖端结构四针状氧化锌晶须单晶体。

实施例1：

原料配比如下(各组分按重量份计)：

Fe³⁺掺杂四针状氧化锌晶须        1份

分子筛                          10份

丙烯酸酯乳液                    40份

二氧化钛                        20份

填料滑石粉                      25份

二偏磷酸钠                      2份

膨润土                          2份

其中，Fe³⁺掺杂四针状氧化锌晶须的制备是，将10％(重量)的FeCl₃水溶液喷洒在四针状氧化锌晶须表面，配合量按重量百分数计是Fe³⁺的含量为四针状氧化锌晶须的1％，经60℃气流干燥，然后在800℃的箱式电阻炉内恒温焙烧15分钟，得Fe³⁺掺杂四针状氧化锌晶须。

在搅拌缸中，依次加入二氧化钛、填料滑石粉、分子筛、二偏磷酸钠、膨润土及适量水分散，并与丙烯酸酯乳液混合均匀，最后加入Fe³⁺掺杂四针状氧化锌晶须搅拌混合均匀，得本发明具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。其抗菌及分解甲醛效果如表1所示。

实施例2：

原料配比如下(各组分按重量份计)：

V⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须        3.5份

多孔硅酸钠                     1份

丙烯酸酯乳液                   55份

二氧化钛                       30份

填料滑石粉                     10份

二偏磷酸钠                     0.25份

膨润土                         0.25份

其中，Fe⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须的制备是，将10％(重量)的VCl₅水溶液喷洒在四针状氧化锌晶须表面，配合量按重量百分数计是V⁵⁺的含量为四针状氧化锌晶须的0.3％，经90℃气流干燥，然后在500℃的箱式电阻炉内恒温焙烧60分钟，得V⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须。以后操作同实施例1，得具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。其抗菌及分解甲醛效果如表1所示。

实施例3：

原料配比如下(各组分按重量份计)：

Fe³⁺、V⁵⁺、Cu²⁺掺杂四针状氧化锌晶须   5份

分子筛                                1份

活性碳                                1份

多孔硅酸钠                            1份

丙烯酸酯乳液                          45份

二氧化钛                              25份

填料滑石粉        20份

二偏磷酸钠        1份

膨润土            1份

其中，Fe³⁺、V⁵⁺、Cu²⁺掺杂四针状氧化锌晶须的制备是，将10％(重量)的FeCl₃、VCl₅、CuCl₂水溶液混合后喷洒在四针状氧化锌晶须表面，配合量按重量百分数计是Fe³⁺、V⁵⁺、Cu²⁺的含量分别为四针状氧化锌晶须的0.3％、0.5％、0.7％，经80℃气流干燥，然后在700℃的箱式电阻炉内恒温焙烧50分钟，得Fe³⁺、V⁵⁺、Cu²⁺掺杂四针状氧化锌晶须。以后操作同实施例1，得具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。其抗菌及分解甲醛效果如表1所示。

实施例4：

原料配比如下(各组分按重量份计)：

Fe³⁺、V⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须     7份

分子筛                            3份

活性碳                            3份

丙烯酸酯乳液                      45份

二氧化钛                          15份

填料滑石粉                        20份

二偏磷酸钠                        3.5份

膨润土                            3.5份

其中，Fe³⁺、V⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须的制备是，将10％(重量)的FeCl₃、VCl₅水溶液混合后喷洒在四针状氧化锌晶须表面，配合量按重量百分数计是Fe³⁺、V⁵⁺的含量分别为四针状氧化锌晶须的1％、1％，经100℃气流干燥，然后在700℃的箱式电阻炉内恒温焙烧40分钟，得Fe³⁺、V⁵⁺掺杂四针状氧化锌晶须。以后操作同实施例1，得具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。其抗菌及分解甲醛效果如表1所示。

实施例5：

原料配比如下(各组分按重量份计)：

Ag⁺掺杂四针状氧化锌晶须    10份

活性碳                     3份

多孔硅酸钠                 2份

丙烯酸酯乳液               50份

二氧化钛                   10份

填料滑石粉                 15份

二偏磷酸钠                 3份

膨润土                     7份

其中，Ag¹掺杂四针状氧化锌晶须的制备是，将10％(重量)的AgNO₃水溶液混合后喷洒在四针状氧化锌晶须表面，配合量按重量百分数计是Ag⁺的含量分别为四针状氧化锌晶须的3％，经120℃气流干燥，然后在600℃的箱式电阻炉内恒温焙烧30分钟，得Ag¹掺杂四针状氧化锌晶须。以后操作同实施例1，得具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物。其抗菌及分解甲醛效果如表1所示。

以上实施例1～5中介孔填料粒子大小均在上述选择的范围内，其直径为0.3～10μm，介孔尺寸为0.5～500nm。

表1：本发明涂料组合物抗菌及分解甲醛效果

12小时	50.4	51.4	52.1	58.4	49.3	24.3	13.2
								24小时	69.9	70.3	71.6	80.1	62.3	27.4	15.3
48小时	79.2	83.1	82.3	83.2	79.2	27.9	16.0
								72小时	85.6	87.2	89.2	88.1	86.4	30.3	15.8

注*：比较例1为中华制漆生产的长颈鹿牌全效净味漆。比较例2为中华制漆生产的S-4500菊花超级油霸漆。

Claims (4)

1.一种具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物，其特征在于组分按重量份计，包括掺杂四针状氧化锌晶须1～10份、介孔填料1～10份，丙烯酸酯乳液40～55份，二氧化钛10～30份，填料滑石粉10～25份，助剂0.5～10份。

2、如权利要求1所述具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物，其特征在于掺杂四针状氧化锌晶须是四针状氧化锌晶须经过Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺或V⁵⁺中的一种或多种金属离子在500～800℃高温下的掺杂改性物，其中，四针状氧化锌晶须是长度为0.5～20μm的单晶体，且具有纳米级的尖端结构。

3.如权利要求1所述具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物，其特征在于介孔填料是分子筛、活性炭或多孔硅酸钠中的至少一种，粒子直径为0.3～10μm，介孔尺寸为0.5～500nm。

4.如权利要求1所述具有抗菌和空气净化功能的涂料组合物，其特征在于助剂是分散剂二偏磷酸钠及防沉剂膨润土。