一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料及其制备方法，属于化工涂料领域。所述涂料包括以下成份：溶剂水、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、温敏纳米银控释抗菌剂、分散剂、固化剂、消泡剂、成膜助剂、流平剂。本发明专利技术通过改进传统的配方，将纳米银吸附于具有温度响应能力的改性介孔纳米二氧化硅的孔洞中，该智能涂料，可根据需求，人为的适当的对涂料的抗菌性能进行“开关”控制。通过对温度的控制，来控制涂料膜层介孔纳米二氧化硅中的纳米银的释放，不仅起到对纳米银的保护作用，又能根据需求对抗菌性能的强弱进行调控，提高了对纳米银粒子的使用效率。符合二十一世纪“智能时代”的新理念。

Temperature sensitive nano silver controlled release intelligent antibacterial paint and preparation method thereof

The invention discloses a temperature sensitive nano silver controlled release intelligent antibacterial coating and a preparation method thereof, belonging to the field of chemical coating. The coating comprises the following components: solvent water, acrylic resin, polyurethane resin, Wen Min nano silver controlled release antibacterial agent, dispersing agent, curing agent, defoaming agent, film forming auxiliary agent and leveling agent. The invention improves the traditional formula, the silver nanoparticles adsorbed on the hole with temperature response ability of modified mesoporous silica nanoparticles in the smart coatings, according to the needs of human, appropriate to the antibacterial properties of the coatings were \switch\ control. Through the temperature control, to control the nano silver coating mesoporous nano silica in the release, not only play a role in the protection of silver nanoparticles, and according to the needs of the antibacterial properties of the strength of regulation, improve the efficiency of the use of silver nanoparticles. In line with the new concept of \smart age\ in twenty-first Century.

【技术实现步骤摘要】
一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料及其制备方法
本专利技术属于化工涂料领域，具体涉及一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料及其制备方法。
技术介绍
涂料发展历史渊源已久，3000多年前我国古代人民就能用桐油和松香等天然油脂、树脂制作油漆。自十八世纪以来，近代自然科学的发展和有机化学的建立，为涂料的研究奠定了坚实的理论基础，涂料正式登上工业舞台。十九世纪至二十世纪，随着高分子化学的建立与发展，涂料开始逐步走向合成树脂时代，相继出现了环氧、氨基、硝基、聚酯、聚氨酯、丙烯酸、有机硅、氟碳等功能涂料。二十世纪末，随着人们环保意识的增强，涂料便朝着节能、省资源、无污染的方向发展，高固体分涂料、粉末涂料、水性涂料、电泳涂料以及辐射固化涂料等环保涂料相继出现。进入二十一世纪，智能涂料异军突起，并向各个行业渗透，智能涂料受到广泛关注，涂料的作用不仅限于保护性、装饰性,而是逐步朝着生态、智能的方向发展。智能涂料是将智能涂料或其研究方法应用于涂料制作中而形成的新型功能涂料。它不同于传统的功能涂料，当受到刺激时，其物化性质会随着刺激变化而变化，通过形状、颜色等形式变化而予以回应，以智能的方式表现出来。智能涂料是能以一种可控的方式和再现的方式来感受并回应环境中的一些变化，并以改变温度、电场、压力、声音、亮度以及颜色等形式显现出来。智能涂料的制备可分为两个阶段：初级阶段和高级阶段。前者主要以纳米技术为基础的智能涂料；后者主要为用刺激/响应功能膜制成智能涂料，视为真正意义上的智能涂料。银在抗菌应用可追溯到公元前，当时的人们就知道银可以加速创口愈合、防治感染、净化水质和保鲜防腐，用银器存放食物可以防止细菌生长、延长食物储存期。银元素具有所谓的微动力效应，只需要极少量的银离子，就可杀死与之接触的细菌、霉菌、抱子和真菌等微生物。由于银颗粒的尺寸变小，颗粒表面的原子数量显著增加，甚至多于颗粒内部的原子数量，从而表现出一系列不同于块体银的优异性能，在导电浆料、杀菌、催化等方面得到了广泛应用。将纳米银吸附于具有智能“开关”效果的改性介孔纳米颗粒中并将其分散于涂料中，实现对纳米银的“开关”释放可达到对涂料抗菌性能的“开关”控制。
技术实现思路
本专利技术针对现有银抗菌涂料的银成分利用率低下，抗菌效率不足的问题，提供一种配方新颖、符合当下“智能时代”主题的温敏纳米银控释智能抗菌涂料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料，按重量份数计，其原料组成为：水25~35份、丙烯酸树脂30~40份、聚氨酯树脂20~30份、温敏纳米银控释抗菌剂2~3份、分散剂1.5~2.5份、固化剂1~1.5份、消泡剂0.8~1份、成膜助剂0.5~0.8份和流平剂0.5~0.8份。所述分散剂为羧酸盐类共聚物分散剂；所述固化剂为聚酰胺类固化剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述成膜助剂为醇醚类成膜助剂；所述流平剂为聚硅氧烷类流平剂。所述温敏纳米银控释抗菌剂是由聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）改性的纳米介孔SiO2吸附纳米银而得，其制备方法具体包括以下步骤：步骤一：介孔SiO2的制备：在室温下将无水乙醇、乙醚、氨水和去离子水混合，加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）搅拌30min后滴加入正硅酸乙酯（TEOS），室温下搅拌48h，将得到的分散液离心，减压抽滤，并将所得的固体粉末超声分散于去离子水中得介孔SiO2的分散液，备用；步骤二：用PNIPAM改性纳米介孔SiO2：将步骤一所得的分散液加入甲基丙烯酸-3-（三甲氧基硅基）丙酯（MPS）室温下搅拌48h，然后离心、减压抽滤出去残余的MPS。将所得的固体粉末超声分散至去离子水中，以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，KPS为引发剂，在70℃下反应4h，得到PNIPAM改性介孔SiO2分散液，备用；步骤三：纳米银的制备及其在改性介孔SiO2内的吸附：常温下将丁二酸二辛酯磺酸钠于十二烷中配成溶液，取等量的该溶液两份在磁力搅拌器上高速搅拌，分别滴加等体积的AgNO3溶液和水合肼溶液，继续搅拌30min分别得含有AgNO3的透明微乳液A和含有水合肼的透明微乳液B，备用；将微乳液B滴加到微乳液A中，搅拌30min，用透射电镜专用的覆有碳膜的铜网捞取上述反应制备的胶体溶液中的纳米银粒子，然后将铜网置于室温下的真空环境中干燥30min；在室温下，将此纳米银粒子放入步骤二中的改性介孔SiO2分散液中高速搅拌36h，即得温敏纳米银控释抗菌剂。如上所述的一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料的制备方法：将水、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、分散剂、固化剂、消泡剂、成膜助剂和流平剂按比例混合均匀后，往里加入温敏纳米银控释抗菌剂，利用机械剪切作用混合均匀即可。本专利技术加入的抗菌剂中的Ag成分是吸附在聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）改性的纳米介孔SiO2的介孔中，因PNIPAM具有一个相转变温度（32℃左右），使得其具有温度刺激/响应特性，在32℃以上时，纳米介孔SiO2粒子表面的PNIPAM便会收缩，堵住介孔从而阻止了内部纳米Ag的释放，当在32℃以下时，表面的PNIPAM便呈舒张状态，内部纳米Ag的释放变不受阻碍，从而达到对纳米Ag控释的效果。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术制备的温敏纳米银智能抗菌涂料，抗菌性能优异，水性涂料不含甲醛、汞和其他重金属，无毒、无污染、耐水性和耐候性好、附着力强。纳米银粉末吸附在纳米介孔材料中不会沉降，涂料无变色。常温下贮存30天，涂料呈乳白状；在50℃下，贮存30天，涂料无变色。（2）该智能涂料，可根据需求，适当的对涂料的抗菌性能进行“开关”控制。通过对温度的控制，来控制涂料膜层介孔纳米二氧化硅中的纳米银的释放，不仅起到对纳米银的保护作用，又能根据需求对抗菌性能的强弱进行调控，提高了对纳米银粒子的使用效率。符合二十一世纪“智能时代”的新理念。附图说明图1为介孔纳米二氧化硅SEM图；图2为吸附纳米银后的纳米介孔二氧化硅TEM图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不仅仅限于这些实施例。实施例1一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料，按重量份数计，其原料组成为：水25份、丙烯酸树脂30份、聚氨酯树脂20份、温敏纳米银控释抗菌剂2份、分散剂1.5份、固化剂1份、消泡剂0.8份、成膜助剂0.5份和流平剂0.5份。所述温敏纳米银控释抗菌剂的制备：步骤一：介孔SiO2的制备：在室温下将60ml的无水乙醇、10ml无水乙醚、5ml氨水、9ml去离子水混合，加入1g的CTAB搅拌30min后，滴加入4.5ml的TEOS，室温下搅拌48h，将得到的分散液离心，减压抽滤，并将所得的固体粉末超声分散于去离子水中得介孔SiO2的分散液备用；步骤二：用PNIPAM改性纳米介孔SiO2：将步骤一所得的分散液加入3ml的MPS室温下搅拌48h，然后离心、减压抽滤出去残余的MPS。将所得的固体粉末超声分散至150ml去离子水中，以1.5g的NIPAM为单体，0.15g的MBA为交联剂，0.03g的KPS为引发剂，在70℃下反应4h，得到PNIPAM改性介孔SiO2分散液备用；步骤三：纳米银的制备及其在改性介孔SiO2内的吸附：常温下将丁二酸二辛酯磺酸钠于十本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料，其特征在于：按重量份数计，所述涂料的原料组成为：水25~35份、丙烯酸树脂30~40份、聚氨酯树脂20~30份、温敏纳米银控释抗菌剂2~3份、分散剂1.5~2.5份、固化剂1~1.5份、消泡剂0.8~1份、成膜助剂0.5~0.8份和流平剂0.5~0.8份。

【技术特征摘要】
1.一种温敏纳米银控释智能抗菌涂料，其特征在于：按重量份数计，所述涂料的原料组成为：水25~35份、丙烯酸树脂30~40份、聚氨酯树脂20~30份、温敏纳米银控释抗菌剂2~3份、分散剂1.5~2.5份、固化剂1~1.5份、消泡剂0.8~1份、成膜助剂0.5~0.8份和流平剂0.5~0.8份。2.根据权利要求1所述的温敏纳米银控释智能抗菌涂料，其特征在于：所述分散剂为羧酸盐类共聚物分散剂；所述固化剂为聚酰胺类固化剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述成膜助剂为醇醚类成膜助剂；所述流平剂为聚硅氧烷类流平剂。3.根据权利要求1所述的温敏纳米银控释智能抗菌涂料，其特征在于：所述温敏纳米银控释抗菌剂是由聚N-异丙基丙烯酰胺改性的纳米介孔SiO2吸附纳米银而得，其制备方法具体包括以下步骤：步骤一：介孔SiO2的制备：在室温下将无水乙醇、乙醚、氨水和去离子水混合，加入十六烷基三甲基溴化铵搅拌30min后加入正硅酸乙酯，室温下搅拌48h，将得到的分散液离心，减压抽滤，并将所得的固体粉末超声分散于去离子水中得介孔SiO2的分散液，备用；步骤二：用聚N-异丙基丙烯酰胺改性纳米介孔SiO2：将步骤一所得的分散液加入甲基丙烯酸-3-（三甲氧基硅基）丙酯于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，黄连根，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35