一种光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆、制备方法及其应用与流程

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆、制备方法及其应用。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，工作及居住环境的舒适性、安全性及卫生情况受到越来越多的关注。甲醛是室内装修材料中常见的有害释放物质，细菌与病毒也是危害健康的重要因素。抑菌抗病毒涂料能够降低物品接触所导致的病毒传播概率，2020年新冠疫情爆发以来，其研发和应用得到普遍重视。目前市售的抑菌涂料很多，但时效性和安全性依然存在较大的提升空间。

柔性陶瓷涂料以甲基硅树脂为主要成膜物，涂层具有耐摩擦、阻燃、防污易洁、食品级接触安全性等一系列优点，是一种应用广泛、绿色环保的高性能涂料新品类。在柔性陶瓷水漆中引入适当的抑菌降甲醛功能物质，能够达到更长效、更安全的技术效果。

技术实现要素：

基于此，本发明提供一种光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆、制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术路线如下：

一种光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆，其由以下重量份的组分构成：

所述硅氧烷由如下重量份的组分构成：甲基三烷氧基硅烷80～95，苯基三烷氧基硅烷3～10，四烷氧基硅烷0～10，二烷氧基硅烷2～8；所述消光粉为气相二氧化硅类消光粉。

在其中一实施例中，所述甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷；苯基三烷氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷；四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷；二烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷。

在其中一实施例中，所述纳米二氧化钛的平均粒径≤10nm。

在其中一实施例中，所述纳米二氧化钛自分散到纯水里形成半透明液体。

在其中一实施例中，所述增韧乳液为聚丙烯酸乳液、聚酯乳液、环氧乳液中的一种或者几种；所述乳胶粒子的平均粒径为20nm～1μm。

一种上述任一种所述的光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆的制备方法，包括如下步骤：

1)按比例准备硅氧烷混合物，记为a组分；

2)把水、乙酸，负离子粉，纳米二氧化钛、消泡剂和润湿流平剂混合搅拌10～20min后，高速研磨分散至细度≤10μm。再加入消光粉和增韧乳液，在800～1000转/分钟下继续搅拌分散30min后，过滤出料即得组分b；

3)将a、b组分混合搅拌15～30min，静止冷却至室温，过滤后，即得所述所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆。

在其中一实施例中，在所述步骤3)中，采用300目丝网进行过滤。

在其中一实施例中，将所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆喷涂在240目砂纸打磨、并进行吹灰处理后的铝合金基材表面；室温预干燥10min后，放入160℃下深度固化20min，干膜厚度在10～15μm，涂层硬度≥3h。

所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆的应用，采用所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆形成的涂层，甲醛净化效率92％以上，净化效果持久性87％以上。

所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆的应用，采用所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆形成的涂层，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均达到98％以上。

本发明的光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆，同时含有负离子和光触媒的代表性材料：纳米二氧化钛。一方面，负离子粉能够电离空气中的氧气形成负氧离子，纳米二氧化钛在光激发下产生具有强氧化还原性的“电子-空穴对”，二者都可以起到长效降解甲醛、杀灭细菌、净化空气的作用；另一方面，负离子粉和纳米二氧化钛之间具有协同效应，纳米二氧化钛的引入可以减少负离子粉的用量，确保涂层的内外照射指数符合国家标准。负离子粉可以充当纳米二氧化钛激发的能量源泉，确保纳米二氧化钛在没有光线激发的情况下也能不断的产生“电子-空穴对”，这种二次能量转化也降低了负离子粉应用的潜在风险。

本发明的技术效果是:以纳米二氧化钛和负离子粉为功能填料的柔性陶瓷水漆，其形成的涂层，甲醛净化效率92％以上，净化效果持久性87％以上，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均达到98％以上，负氧离子浓度≥10000ions/cm³，显示出长效的降解甲醛抑菌能力和空气净化能力；涂层内辐照指数为0.2，外照射指数1.2，均达到了放射性a类产品的技术要求，使用场所没有限制，表明该产品具有优异安全性；涂层硬度≥3h，以10n的力用粘水的抹布擦试样件涂层，往返算一次，5000个循环后涂层无异常，显示出优异的耐摩擦性能。此外，本发明光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆制备工艺简单，不使用有机溶剂，环保性能好，容易大规模生产，即可单独使用，也可以喷涂其它涂层表面(包括旧涂层)作为功能罩光涂料使用，具有很高的应用价值。

附图说明

图1为本发明的实验组1的光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆形成的涂层的甲醛净化性能、负氧离子浓度以及放射性检测报告；

图2为本发明的实验组1的光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆形成的涂层的抗菌性能检测报告。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

实施例中使用消光粉为广州凌伟科技股份有限公司生产tsa230w，润湿流平剂为byk-333，负离子粉为江苏智氧健康科技有限公司提供，纳米二氧化钛为宣城晶锐新材料科技有限公司生产的jr05，其平均粒径为5nm，增韧乳液为江苏晨光集团自行研发的cgr-1268丙烯酸乳液，固含45％，其余原料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。

由于硅氧烷组成仅仅影响涂层硬度、柔韧性和固化速度，降解甲醛和杀灭细菌的功能主要是由纳米二氧化钛和负离子粉承担的。因此，在实施例和对比例中，按质量份计，硅氧烷组成固定为：甲基三甲氧基硅烷95，苯基三甲氧基硅烷5。

涂层性能采用的方法如下：硬度按gb/t1730-1993方法测定，附着力按gb/t9286-1998方法测定，甲醛降解性能按照jc/t1074-2008方法进行，负离子浓度按照jc/t2110-2012方法测定，抗细菌性能按照hg/t3950-2007(2017)6.4部分进行。

耐磨擦性能测试：以10n的力用粘水的抹布擦试样件涂层，往返算一次，共进行5000个循环后，观察涂层光泽变化，光泽变化幅度低于5，记为“优”。

防污性能测试：红茶10g、咖啡10g、葡萄酒10g、食用油10g、酱油20g、醋10g、食盐5g混合，然后将试验污液滴在样品正面，污液直径∮40mm，待24h后用45℃温水清洗5min,用洁净湿布擦干净再检查样品表面情况，涂层表面无污渍或色差，记为“优”。

实施例

(1)硅氧烷制备：按照比例。把甲基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷混合均匀，记作组分a；

(2)按照表1所示的质量份，把水、乙酸，负离子粉，纳米二氧化钛、消泡剂和润湿流平剂混合搅拌10～20min后，高速研磨分散至细度≤10μm。再加入消光粉和增韧乳液，在800～1000转/分钟下继续搅拌分散30min后，过滤出料，记作组分b；

(3)涂层制备：把a加入b组分中，混合搅拌15min，静止冷却至室温用300目丝网过滤，喷涂在240目砂纸打磨，并进行吹灰处理后的铝合金基材表面。室温预干燥10min后，放入160℃下深度固化20min，干膜厚度控制在10～15μm。

表1对照组与实验组配方及涂层性能

请结合参见图1-2和表1，可以看出：

(1)实验组1-3的涂层：甲醛净化效率92％以上，净化效果持久性87％以上，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均达到98％以上；负氧离子浓度≥10000ions/cm³，显示出长效的降解甲醛抑菌能力和空气净化能力；涂层内辐照指数为0.2，外照射指数1.2，均达到了放射性a类产品的技术要求，使用场所没有限制，表明该产品具有优异安全性；涂层硬度≥3h，以10n的力用粘水的抹布擦试样件涂层，往返算一次，5000个循环后涂层无异常，显示出优异的耐摩擦性能。

(2)配方中仅加入0.3％纳米二氧化钛的对照组2抑菌效果不理想；

(3)含有1.2％负离子粉的对照组3虽然具有90％以上的杀菌抑菌能力和较高的负氧离子释放率，但是外照射系数偏高，达不到放射性a类产品的技术要求(≤1.3)；

(4)同时含有0.3％纳米二氧化钛和1.2％负离子粉的实验组1具有92％的甲醛净化效率和99.9％的抑菌效果，且内照射系数和外照射系数均达到放射性a类产品的技术要求。同等负离子粉添加量水平所产生的负氧离子浓度明显低于对照组3，说明部分负离子粉所释放的能力被纳米二氧化钛吸收；

(5)降低增韧乳液的用量可以提高涂层的硬度；

(6)加入消光粉后，涂层呈哑光，但甲醛净化效率和抑菌功能均未受到明显影响。由于哑光饰面在室内装修材料中极为常见，因此该结果对于本发明在室内装修中的应用前景是有较大价值的。

本发明的光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆，同时含有负离子和光触媒的代表性材料：纳米二氧化钛。一方面，负离子粉能够电离空气中的氧气形成负氧离子，纳米二氧化钛在光激发下产生具有强氧化还原性的“电子-空穴对”，二者都可以起到长效降解甲醛、杀灭细菌、净化空气的作用；另一方面，负离子粉和纳米二氧化钛之间具有协同效应，纳米二氧化钛的引入可以减少负离子粉的用量，确保涂层的内外照射指数符合国家标准。负离子粉可以充当纳米二氧化钛激发的能量源泉，确保纳米二氧化钛在没有光线激发的情况下也能不断的产生“电子-空穴对”，这种二次能量转化也降低了负离子粉应用的潜在风险。

所述光触媒负离子抑菌降甲醛柔性陶瓷水漆制备工艺简单，不使用有机溶剂，环保性能好，容易大规模生产，即可单独使用，也可以喷涂其它涂层表面(包括旧涂层)作为功能罩光涂料使用，具有广阔的应用前景。

应理解上述实施例仅是本发明的优选实施方式，用于说明本发明技术方案的具体实施方式，而不用于限制本发明的范围。应当指出：在阅读了本发明之后，本领域技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明的各种等同形式的修改和替换均落于本申请权利要求所限定的保护范围。