專利名稱：紫外光固化納米抗菌木器漆及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于紫外光固化木器漆技術領域，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：
紫外光固化涂料是20世紀60年代開發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能型涂料，它具有無或低揮發(fā)性有機化合物(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。隨著國家環(huán)保法規(guī)的日趨完善，減少涂料中揮發(fā)性有機化合物的使用已經(jīng)成為必然的趨勢，而紫外光固化技術正是解決這一問題的有效措施之一。40年來，隨著光固化技術的迅速發(fā)展，紫外光固化涂料已廣泛應用于化工、機械、電子、輕工、通訊等領域，在木材、金屬、塑料、紙張、皮革上也得到大量應用。
納米材料作為一種新型的無機填料，由于其特殊結構，導致納米粒子具有異常的特性，如表面效應、體積效應、宏觀量子隧道效應、量子效應、界面效應以及有關光、電、磁特性等。納米材料在涂料中的應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，同時還使涂料具有殺菌的功效。目前關于納米材料尤其是無機納米抗菌材料與紫外光固化涂料相結合的產(chǎn)品還沒有相關報道。
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。用于地板的涂料對耐磨性有較高的要求，目前多采用往其中加入無機耐磨粉的辦法來提高其耐磨性，但難以均勻分散到涂料中從而難達到較好的效果。而且由于木器長期裸露在空氣中，即使在其表面涂覆一層木器漆，但是時間久了還是會在其表面滋生細菌和微生物等，從而影響環(huán)境的衛(wèi)生甚至危害人體的健康。
中國專利申請200410038047.3公開了一種“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％的多官能團丙烯酸酯改性氨基樹脂或多官能團甲基丙烯酸酯改性氨基樹脂、5％～50％的多官能團聚氨酯丙烯酸酯或多官能團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％的三官能團丙烯酸酯或三官能團甲基丙烯酸酯、1％～10％的光引發(fā)劑、1％～15％的無機耐磨粉、以及其他助劑制成，該種漆同樣存在上述問題。

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、無機納米抗菌劑、無機納米填料和光引發(fā)劑，以重量計各組分的份數(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；無機納米抗菌劑1～10份；無機納米填料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稀釋劑、或雙官能團稀釋劑、或三官能團稀釋劑、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物；其中的單官能團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。
上述無機納米抗菌劑為載銀無機納米抗菌劑、載鋅無機納米抗菌劑中的一種或兩種。上述無機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；以重量計的分散劑為0.3～0.5份，以重量計的流平劑為0.1～0.3份。
對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機納米抗菌劑和上述無機納米填料，并在溫度為5℃～50℃、攪拌速度為3000～6000轉/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/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/分鐘的條件下混合均勻后過濾即得成品。
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)標準《紫外光固化木器漆》(HG/T3655-1999)的相關要求，無毒，不會對人體造成危害。(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的分散狀態(tài)的物料，故整個涂料在使用時其體系中的顆粒的粒徑都比較小，因此施工性能較好，對各種基材均具有優(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，固化后的機械強度增強，耐磨性得到很大的提高，按國家標準檢測在本發(fā)明涂料的一個實施例中其附著力為(劃格法)1級、擺桿硬度為0.83、耐磨性為(750g/50r)0.013g、耐干熱性為(90±2℃)1級。(3)本發(fā)明的木器漆加入了無機納米抗菌劑，因而可以抑制細菌和微生物的生長繁殖，對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率≥99％，同時因為本發(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，只要環(huán)境溫度在5℃～50℃，即無需對體系進行溫度調節(jié)的操作。(5)因為本發(fā)明的木器漆用于竹木家具、木地板對各種基材均具有的優(yōu)良的附著力，并且在生產(chǎn)和施工過程中對環(huán)境均無污染，故屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。
具體實施例方式
(實施例1)本實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)；作為無機納米抗菌劑的載銀無機納米抗菌劑；作為無機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、載銀無機納米抗菌劑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機納米抗菌劑，并在溫度為環(huán)境溫度15℃、攪拌速度為4500轉/分鐘(在其它實施例中攪拌速度可以是3000轉/分鐘、或6000轉/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/分鐘(在其它實施例中攪拌速度可以是500轉/分鐘、或1000轉/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/分鐘(在其它實施例中攪拌速度可以是500轉/分鐘、或1000轉/分鐘等)的條件下混合均勻后過濾即得成品。
上述成品使用時可采用刷涂、噴涂、淋涂等方法施工，按國家標準檢測本發(fā)明涂料的附著力(劃格法)1級、擺桿硬度0.83、耐磨性(750g/50r)0.013g、耐干熱性(90±2℃)1級；對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率99.3％。
(實施例2至實施例48)實施例2至實施例48的紫外光固化納米抗菌木器漆的制備方法與實施例1基本相同，其各組份及相應的重量配比(以重量份數(shù)表示)的數(shù)值見表1至表8，附著力、擺桿硬度、耐磨性、耐干熱性以及對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率等性能測試的具體數(shù)據(jù)見表1至表8(表中符號“/”表示無)。
其中實施例6、10、11中無分散劑以及流平劑，與有分散劑以及流平劑的相應實施例相比，耐磨性稍遜，但有關指標仍符合有關國家標準。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

權利要求
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、無機納米抗菌劑、無機納米填料和光引發(fā)劑，以重量計各組分的份數(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，無機納米抗菌劑1～10份，無機納米填料1～10份，光引發(fā)劑1～5份。
2.根據(jù)權利要求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稀釋劑、或雙官能團稀釋劑、或三官能團稀釋劑、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物；其中的單官能團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，其特征在于無機納米抗菌劑為載銀無機納米抗菌劑、載鋅無機納米抗菌劑中的一種或兩種。
6.根據(jù)權利要求1所述的紫外光固化納米抗菌木器漆，其特征在于無機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機納米抗菌劑和無機納米填料，并在溫度為5℃～50℃、攪拌速度為3000～6000轉/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/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/分鐘的條件下混合均勻后過濾即得成品。
9.根據(jù)權利要求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稀釋劑、或雙官能團稀釋劑、或三官能團稀釋劑、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物、或單官能團稀釋劑和雙官能團稀釋劑和三官能團稀釋劑的混合物；步驟①中的無機納米抗菌劑為載銀無機納米抗菌劑、載鋅無機納米抗菌劑中的一種或兩種；步驟①中的無機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、無機納米抗菌劑、無機納米填料和光引發(fā)劑。其制備方法為，往稀釋劑中加入無機納米抗菌劑和無機納米填料，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機納米抗菌劑，因而可以抑制細菌和微生物的生長繁殖，可起到長期有效的抗菌作用。
文檔編號C09D5/14GK1927971SQ20061015218
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權日2006年9月18日
發(fā)明者劉紅波, 李榮先, 繆國元, 薛亞波 申請人:深圳清華大學研究院, 江蘇晨光涂料有限公司