一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料

1.本发明属于无机涂料及制备工艺技术领域，具体涉及一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料。

背景技术：

2.涂料在建材领域中的地位举足轻重，既可以保护主体材料免受侵蚀，又能够起到装饰效果。众所周知，微生物广泛分布于我们的生活环境中，在温度和湿度适宜的条件下，这些微生物会在涂料表面大量繁殖，破坏涂料的性能，进而使涂料丧失对主体材料的保护及装饰作用。此外，在人类历史上，由细菌引起的传染病曾夺去无数人的生命。环境中的部分病原体微生物直接或间接的与人体接触，从而引发各类细菌性感染疾病，严重威胁人类的生存和发展。
3.近年来随着人们生活水平的提高、科学技术的发展，人们对居住条件和生活环境的要求越来越高，建筑涂料向环保型发展，涂料无机化必然将成为一种趋势。与此同时，研发功能性无机涂料已成为国际建筑涂料的重要发展方向，涂料的抗菌性能是其中的重要组成部分。
4.无机抗菌涂料有助于降低涂料表面各种微生物的繁殖，如细菌、病毒、真菌、霉菌、寄生虫等。此外，无机抗菌涂料还具有良好的耐磨性、耐划伤性、耐热性、耐化学品性，对基材具有较高的附着力。因此，无机抗菌涂料应用广泛，既能保护人类远离疾病、降低被传染风险，又能提高涂料表面性能，它能与墙体基材快速反应，通过化学键与基体牢固结合，对环境无污染，使用寿命长，防火阻燃性能达到国际先进水平，是符合环保要求的高科技换代产品。
5.目前，传统的无机抗菌涂料大多采用银系离子抗菌和光触媒抗菌。银系抗菌剂利用银离子杀菌，其游离出的银离子在阳光照射下或加热至一定温度后很容易被还原成单质银而呈灰或褐，很容易影响涂膜的外观效果；并且，游离的银离子需要进入细菌细胞膜内，破坏细菌的细胞和酶的活性，致使细胞死亡，存在一定的损耗；此外，由于银原料贵重稀少，致使银系抗菌工艺的成本也相对较高。而光触媒型无机抗菌涂料通过光催化作用产生强氧化性物质，从而致使微生物细胞组织失去活性，其纳米粒子本身没有参与反应，故没有任何损失，因此添加这类抗菌剂的涂料具有长效的抗菌作用。但光催化氧化物型抗菌剂需在紫外光激发下才具有抗菌性能，而日常生活中能利用的紫外光较少，限制了其广泛的应用。

技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明以n-tio2为抗菌剂，添加到硅酸盐系无机涂料当中，利用硅酸钾和硅溶胶形成的无机高分子骨架结构，均匀分布无机抗菌粉体材料；同时通过无机硅酸盐系涂料的多孔结构，保证光催化抗菌剂与空气的接触面积，在接受光动力的时候产生足够的活性氧，活性氧既可以与空气中的有机污染物作用，降解有机物，也可以与
墙面和空气中的微生物发生氧化应激作用，抑制细菌等微生物的生长和繁殖，从而达到净化空气和抑制细菌的双重作用；此外，该降解有机污染物与抗菌的机制不局限在紫外光范围内，在可见光即太阳光下就能进行，拓宽了涂料的应用范围。
7.为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料，由以下原料成分组成：
8.悬浮剂0％～1％、消泡剂0％～1％、分散剂1％～2％、增稠剂2％～5％、钛白粉6％～8％、苯丙4％～8％、重钙15％～20％，水玻璃20％～30％，硅溶胶10％～15％，n-tio2抗菌剂2％～5％，水余量5％～39％；
9.优选的，所述悬浮剂0.5％、消泡剂0.5％、分散剂1％、增稠剂2％、钛白粉7％、苯丙4％、重钙20％、水玻璃24％、硅溶胶10％、n-tio2抗菌剂2.6％、水28.4％；
10.本发明的另一目的在于提供一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
11.s1：在常温下，使用高速分散机在高转速下按照配比加入悬浮剂和少量去离子水，得到透明胶状聚合物；
12.s2：常温下加入钛白粉、重质碳酸钙，研磨分散1～1.5h，得到钛白粉、重质碳酸钙均匀分散的乳白胶状聚合物，其中重质碳酸钙为800目～1250目；
13.s3：常温下，在低转速下按顺序加入水玻璃、硅溶胶、苯丙乳液搅拌分散1.5～2h；其中硅溶胶滴加速率应控制在5～8ml/min，水玻璃模数为2.5～3.3；
14.s4：在加入消泡剂0.5％、润湿分散剂1％，以及剩余的去离子水，搅拌分散0.5h，得到白乳液；
15.s5：将n-tio2粉体均匀分散在乳液体系中；
16.s6：加入规定量增稠剂，调整黏度，分散0.5h，得到无机涂料成品。
17.优选的，所述钛白粉为金红石型二氧化钛；
18.优选的，所述s1中高转速为1200～1500r/min；
19.优选的，所述s3中的低转速为800r/min；
20.优选的，所述水玻璃为硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂其中的一种或几种的混合物。
21.本发明的有益效果是：
22.该无机抗菌涂料在常温下30min就能固化，其抗菌性能达到抗菌涂料国家标准i级指标，抗菌率达到99％，抗菌耐久性达到95％，涂料成品符合内墙涂料和涂装工艺的技术指标要求，低温稳定性和成膜性以及表干时间符合相应的国家标准，耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐温变性以及抗老化性质均不低于现有建筑涂料涂层产品的质量指标。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明实施例中金黄葡萄球菌抗菌实验对照结果示意图；
25.图2是本发明所提供无机涂料对金黄葡萄球菌抗菌检测报告；
26.图3是本发明所提供无机涂料对大肠杆菌抗菌检测报告。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料，由以下原料成分组成：
30.悬浮剂0％～1％、消泡剂0％～1％、分散剂1％～2％、增稠剂2％～5％、钛白粉6％～8％、苯丙4％～8％、重钙15％～20％，水玻璃20％～30％，硅溶胶10％～15％，n-tio2抗菌剂2％～5％，水余量5％～39％；
31.优选的，所述悬浮剂0.5％、消泡剂0.5％、分散剂1％、增稠剂2％、钛白粉7％、苯丙4％、重钙20％、水玻璃24％、硅溶胶10％、n-tio2抗菌剂2.6％、水28.4％；
32.本发明的另一目的在于提供一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
33.s1：在常温下，使用高速分散机在1200～1500r/min高转速下按照配比加入悬浮剂和少量去离子水，得到透明胶状聚合物；
34.s2：常温下加入金红石型二氧化钛、重质碳酸钙，研磨分散1～1.5h，得到钛白粉、重质碳酸钙均匀分散的乳白胶状聚合物，其中重质碳酸钙为800目～1250目；
35.s3：常温下，在800r/min低转速下按顺序加入水玻璃、硅溶胶、苯丙乳液搅拌分散1.5～2h。其中硅溶胶滴加速率应控制在5～8ml/min，水玻璃模数为2.5～3.3；
36.s4：再加入消泡剂0.5％、润湿分散剂1％，以及剩余的去离子水，搅拌分散0.5h，得到白乳液；
37.s5：将n-tio2粉体均匀分散在乳液体系中；
38.s6：加入规定量增稠剂，调整黏度，分散0.5h，得到无机涂料成品；
39.优选的，所述水玻璃为硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂其中的一种或几种的混合物。
40.实施例2
41.以金黄葡萄球菌作为实验菌种，通过贴膜法检测材料与细菌不同接触时间的抗菌性能，其中阴性对照样为添加菌液的空白载玻片，其无抗菌性能。空白对照样为涂覆不含n-tio2抗菌剂涂料的抗菌性能，可见无机涂料本身由于强碱性具备一定抗菌效果，但抗菌效果在短时间、高浓度内并不理想。抗菌涂料实验样为添加n-tio2抗菌剂的涂料的抗菌性能，在抗菌涂料与菌液接触4h后抗菌率高于99％，表明添加n-tio2抗菌剂的涂料具有优异的抗菌性能。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料，其特征在于，由以下原料成分组成：悬浮剂0％～1％、消泡剂0％～1％、分散剂1％～2％、增稠剂2％～5％、钛白粉6％～8％、苯丙4％～8％、重钙15％～20％，水玻璃20％～30％，硅溶胶10％～15％，n-tio2抗菌剂2％～5％，水余量5％～39％。2.根据权利要求1所述一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料，其特征在于，所述悬浮剂0.5％、消泡剂0.5％、分散剂1％、增稠剂2％、钛白粉7％、苯丙4％、重钙20％、水玻璃24％、硅溶胶10％、n-tio2抗菌剂2.6％、水28.4％。3.一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：在常温下，使用高速分散机在高转速下按照配比加入悬浮剂和少量去离子水，得到透明胶状聚合物；s2：常温下加入钛白粉、重质碳酸钙，研磨分散1～1.5h，得到钛白粉、重质碳酸钙均匀分散的乳白胶状聚合物，其中重质碳酸钙为800目～1250目；s3：常温下，在低转速下按顺序加入水玻璃、硅溶胶、苯丙乳液搅拌分散1.5～2h；其中硅溶胶滴加速率应控制在5～8ml/min，水玻璃模数为2.5～3.3；s4：在加入消泡剂0.5％、润湿分散剂1％，以及剩余的去离子水，搅拌分散0.5h，得到白乳液；s5：将n-tio2粉体均匀分散在乳液体系中；s6：加入规定量增稠剂，调整黏度，分散0.5h，得到无机涂料成品。4.根据权利要求3所述一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，其特征在于，所述钛白粉为金红石型二氧化钛。5.根据权利要求3所述一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，其特征在于，所述s1中高转速为1200～1500r/min。6.根据权利要求3所述一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，其特征在于，所述s3中的低转速为800r/min。7.根据权利要求3所述一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料的制备方法，其特征在于，所述水玻璃为硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂其中的一种或几种的混合物。

技术总结

本发明公开了一种可见光下具有抗菌性能的空气自清洁无机涂料及其制备方法，以高模数水玻璃和硅溶胶作为无机成膜物，加入苯丙乳液、钛白粉、重质碳酸钙、各类助剂后得到无机内墙涂料，掺入氮改性纳米TiO2抗菌剂，利用无机涂料表面较多的孔隙接触空气和水，释放活性氧自由基，抑制涂层表面的微生物的生长繁殖，能够在可见光即太阳光下产生活性物质使涂料具备抗菌性能，此外，活性物质还可以将环境中的有机污染物降解为CO2和H2O，实现空气净化，促使墙面达到自清洁功能；本无机抗菌涂料由于加入了无机抗菌剂N-TiO2，具有一定的光催化降解有机物的能力，能够使得其抗菌率达到99％以上的同时也能够对墙体表面的有机物进行一定程度的分解从而达到自清洁的目的。度的分解从而达到自清洁的目的。度的分解从而达到自清洁的目的。