一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法技术

技术编号:19090740 阅读:34 留言:0更新日期:2018-10-02 23:43
本发明专利技术描述了一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,包括步骤:1)向包含至少一种正硅酸酯和氟化聚醚硅烷化合物的醇水溶液中添加酸,在20~80℃下水解和共缩合,形成反应混合物i;2)将反应混合物i置于室温陈化12~72小时,形成反应混合物ii;3)向包含至少一种高价金属盐的水溶液中添加酸,调节溶液的pH值到1至4,然后与反应混合物ii混合,形成反应混合物iii,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:铝盐(氧化态3+)、铬盐(氧化态3+)、铈盐(氧化态3+或4+)、锆盐(氧化态4+)和钒盐(氧化态5+);4)向反应混合物iii中添加至少一种无机抗菌剂,形成涂层组合物,所述无机抗菌剂为银盐(氧化态1+)、铜盐(氧化态2+)或锌盐(氧化态2+)。

Preparation method of durable and easy cleaning antibacterial coating composition

The present invention describes a preparation method of a durable and easy-cleaning antibacterial coating composition, which comprises the following steps: 1) adding acid to an alcoholic aqueous solution containing at least one tetrasilicate and fluorinated polyether silane compound, hydrolyzing and co-condensating at 20 to 80 degrees Celsius to form a reaction mixture I; 2) aging the reaction mixture I at room temperature for 12 to 72 min. A reaction mixture II is formed by adding acid to an aqueous solution containing at least one high-valent metal salt, adjusting the pH value of the solution to 1-4, and then mixing with the reaction mixture II to form a reaction mixture iii, the high-valent metal salt selected from one or more of the following groups: aluminum salt (oxidation 3+), chromium salt (oxidation 3+), cerium. Salts (oxidized 3 + or 4 +), zirconium salts (oxidized 4 +) and vanadium salts (oxidized 5 +); and 4) are added to the reaction mixture III with at least one inorganic antibacterial agent to form a coating composition. The inorganic antibacterial agent is silver salt (oxidized 1 +), copper salt (oxidized 2 +) or zinc salt (oxidized 2 +).

【技术实现步骤摘要】
一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法
本专利技术涉及一种具有持久易清洁效果及持久抗菌功能的涂层组合物的制备方法。
技术介绍
随着生活水平的不断提高,人们对于各种设施的卫生和健康状况越来越关注。如何保持各种设施长久清洁并且提供有效抗菌功能是人们对现代生活提出的新挑战。目前,涉及工业交通、建筑装潢、电子电力、家用电器和厨卫设施等领域都需要使用易清洁抗菌涂层,尤其对易清洁抗菌涂层的持久性提出了更高的要求。CN105482536(周智伟等)公开了一种透明抗菌亲水涂料,包括以下组分:硅酸盐或溶胶中的至少一种、纳米氧化物分散液、碱金属的磷酸盐、无机抗菌剂、抑制剂、润湿剂和溶剂。该专利技术通过向涂料中添加纳米铜或纳米银实现抗菌效果,但并未对抗菌的持久性进行测试。US2012204762(AlbertPhilipp等)公开了一种用于金属的裸腐蚀保护和腐蚀保护的含水性硅烷体系。该专利技术通过向硅烷以及溶胶凝胶体系中添加金属盐大大提高了对金属基材的裸腐蚀保护,但并未提及涂层的易清洁及抗菌性能,也并未对易清洁及抗菌的持久性进行测试。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,以满足使用其制备得到的涂布制品同时具有较为持久的易清洁效果及抗菌功能。根据本专利技术的一个方面,本专利技术提供一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,包括下列步骤:1)向包含至少一种正硅酸酯和至少一种氟化聚醚硅烷化合物的醇水溶液中添加酸,在20~80℃的温度下水解和共缩合,形成反应混合物i;2)将反应混合物i置于室温陈化12~72小时,形成反应混合物ii:3)向包含至少一种高价金属盐的水溶液中添加酸,将溶液的pH值调节到1至4的范围,然后与反应混合物ii混合,形成反应混合物iii,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:铝盐(氧化态3+)、铬盐(氧化态3+)、铈盐(氧化态3+或4+)、锆盐(氧化态4+)和钒盐(氧化态5+);4)向反应混合物iii中添加至少一种无机抗菌剂,形成涂层组合物,所述无机抗菌剂选自下列组中的一种或多种:银盐(氧化态1+)、铜盐(氧化态2+)和锌盐(氧化态2+)。根据本专利技术的另一个方面,本专利技术提供一种根据所述涂层组合物制备方法制备得到的涂布制品,包括基材和应用在所述基材上的干燥涂层,所述干燥涂层包括将根据所述的制备方法获得的涂层组合物应用到所述基材的表面,经干燥得到的涂层。根据本专利技术的另一个方面,本专利技术提供一种根据所述涂布制品的制备方法,包括以下步骤:将根据所述的制备方法获得的涂层组合物应用在所述基材的至少部分表面,在基材的至少部分表面形成一层湿的涂层组合物液膜,将所述湿的涂层组合物液膜干燥后得到一个干燥涂层,所述干燥涂层附着在所述基材的表面。具体实施方式应当理解,在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下,本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其它各种实施方案并能够对其进行修改。因此,以下的具体实施方式不具有限制性意义。除非另外指明,否则本说明书和权利要求中使用的表示数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此,除非有相反的说明,否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值,本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性,适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围,例如,1、2、3、4和5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。涂层组合物的制备方法本专利技术所提供的持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,包括下列步骤:1)向包含至少一种正硅酸酯和至少一种氟化聚醚硅烷化合物的醇水溶液中添加酸,在20~80℃的温度下水解和共缩合,形成反应混合物i;2)将反应混合物i置于室温陈化12~72小时,形成反应混合物ii;3)向包含至少一种高价金属盐的水溶液中添加酸,将溶液的pH值调节到1至4的范围,然后与反应混合物ii混合,形成反应混合物iii,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:铝盐(氧化态3+)、铬盐(氧化态3+)、铈盐(氧化态3+或4+)、锆盐(氧化态4+)和钒盐(氧化态5+);4)向反应混合物iii中添加至少一种无机抗菌剂,形成涂层组合物,所述无机抗菌剂选自下列组中的一种或多种:银盐(氧化态1+)、铜盐(氧化态2+)和锌盐(氧化态2+)。所述正硅酸酯的含量为1-10wt.%,以所述涂层组合物的总重按100wt.%计。如果正硅酸酯的含量小于1wt.%,可能不容易在基材上形成所需厚度的涂层,根据其得到的涂布制品的耐磨性能、耐盐雾性能或耐高温高湿性能可能欠佳;如果正硅酸酯的含量大于10wt.%,则根据其得到的涂布制品的外观可能存在明显缺陷。所述正硅酸酯可以用通式I表示:Si(OR)4(I)其中,R代表氢原子或碳数为1-4的烷基,R可以是相同或不同的,选自下列组中的一种或多种:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。所述氟化聚醚硅烷化合物的含量为0.05-5wt.%,以所述涂层组合物的总重按100wt.%计。如果氟化聚醚硅烷化合物的含量小于0.05wt.%,则根据其得到的涂布制品的易清洁性能可能欠佳;如果氟化聚醚硅烷化合物的含量大于5wt.%,则根据其得到的涂布制品的外观可能存在明显缺陷。所述氟化聚醚硅烷化合物可以用通式II表示:Rf-[Q-CR2-Si(OR)3-a(R1)a]b(II)其中,a为整数且0≤a≤1;b为整数且2≤b≤4;Rf代表多价多氟聚醚链段;Q代表有机的二价连接基;R1代表碳数为1-8的烷基;R代表氢原子或碳数为1-4的烷基,R可以是相同或不同的,选自下列组中的一种或多种:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。所述多氟聚醚链段包括全氟化重复单元,所述全氟化重复单元选自下列组中的一种或多种:-(CnF2nO)-、-(CF(Z)O)-、-(CF(Z)CnF2nO)-、-(CnF2nCF(Z)O)-和-(CF2CF(Z)O)-,其中,n为整数且1≤n≤12;Z代表具有线型、支化或环状结构且包含1-9个碳原子和0-4个氧原子的全氟烷基、氧取代的全氟烷基、全氟烷氧基或氧取代的全氟烷氧基。所述正硅酸酯与所述氟化聚醚硅烷化合物的重量比是2∶1至25∶1。当所述正硅酸酯与所述氟化聚醚硅烷化合物的重量小于2∶1时,则根据其得到的涂布制品的外观可能存在明显缺陷;当所述正硅酸酯与所述氟化聚醚硅烷化合物的重量比大于25∶1时,则根据其得到的涂布制品的易清洁性能可能欠佳。所述酸为无机酸或有机酸,所述无机酸选自下列组中的一种或多种:盐酸、硝酸和磷酸;所述有机酸选自下列组中的一种或多种:甲酸和乙酸。所述高价金属盐的含量为0.2-5wt.%,以所述涂层组合物的总重按100wt.%计。所述高价金属盐的含量小于0.2wt.%时,则根据其得到的涂布制品的耐磨性能、耐盐雾性能或耐高温高湿性能可能欠佳;所述高价金属盐的含量大于5wt.%时,可能会产生高价金属盐不完全溶解或浓度过高的问题。所述高价金属盐使用至少一种选自硝酸盐或乙酸盐的金属盐,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:硝酸铝、硝酸铬、硝酸铈、硝酸锆、硝酸钒、乙酸铝、乙酸铬、乙酸铈和乙酸锆。所述无机抗菌剂的含量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,包括下列步骤:1)向包含至少一种正硅酸酯和至少一种氟化聚醚硅烷化合物的醇水溶液中添加酸,在20~80℃的温度下水解和共缩合,形成反应混合物i;2)将反应混合物i置于室温陈化12~72小时,形成反应混合物ii;3)向包含至少一种高价金属盐的水溶液中添加酸,将溶液的pH值调节到1至4的范围,然后与反应混合物ii混合,形成反应混合物iii,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:铝盐(氧化态3+)、铬盐(氧化态3+)、铈盐(氧化态3+或4+)、锆盐(氧化态4+)和钒盐(氧化态5+);4)向反应混合物iii中添加至少一种无机抗菌剂,形成涂层组合物,所述无机抗菌剂选自下列组中的一种或多种:银盐(氧化态1+)、铜盐(氧化态2+)和锌盐(氧化态2+)。

【技术特征摘要】
1.一种持久易清洁抗菌涂层组合物的制备方法,包括下列步骤:1)向包含至少一种正硅酸酯和至少一种氟化聚醚硅烷化合物的醇水溶液中添加酸,在20~80℃的温度下水解和共缩合,形成反应混合物i;2)将反应混合物i置于室温陈化12~72小时,形成反应混合物ii;3)向包含至少一种高价金属盐的水溶液中添加酸,将溶液的pH值调节到1至4的范围,然后与反应混合物ii混合,形成反应混合物iii,所述高价金属盐选自下列组中的一种或多种:铝盐(氧化态3+)、铬盐(氧化态3+)、铈盐(氧化态3+或4+)、锆盐(氧化态4+)和钒盐(氧化态5+);4)向反应混合物iii中添加至少一种无机抗菌剂,形成涂层组合物,所述无机抗菌剂选自下列组中的一种或多种:银盐(氧化态1+)、铜盐(氧化态2+)和锌盐(氧化态2+)。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述正硅酸酯的含量为1-10wt.%,以所述涂层组合物的总重按100wt.%计。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述正硅酸酯可以用通式I表示:Si(OR)4(I)其中,R代表氢原子或碳数为1-4的烷基,R可以是相同或不同的,选自下列组中的一种或多种:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氟化聚醚硅烷化合物的含量为0.05-5wt.%,以所述涂层组合物的总重按100wt.%计。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氟化聚醚硅烷化合物可以用通式II表示:Rf-[Q-CR2-Si(OR)3-a(R1)a]b(II)其中,a为整数且0≤a≤1;b为整数且2≤b≤4;Rf代表多价多氟聚醚链段;Q代表有机的二价连接基;R1代表碳数为1-8的烷基;R代表氢原子或碳数为1-4的烷基,R可以是相同或不同的,选自下列组中的一种或多种:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述多氟聚醚链段包括全氟化重复单元,所述全氟化重复单元选自下列组中的一种或多种:-(CnF2nO)-、-(CF(Z)O)-、-(CF(Z)CnF2nO)-、-(CnF2nCF(Z)O)-和-(CF2CF(Z)O)-,其中,n为整数且1≤n≤12;Z代表具有线型、支化或环状结构且包含1-9个碳原子和0-4个氧原子的全氟烷基、氧取代的全氟烷基、全氟烷氧基或氧取代的全氟烷氧基。7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述正硅酸酯与所述氟化聚醚硅烷化合物的重量比是2∶1至25∶1。8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述酸为无机酸或有机酸,所述无机...

【专利技术属性】
技术研发人员:银龙宋涛李宇
申请(专利权)人:三M创新有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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