可见光响应的功能性涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可见光响应的功能性涂料的制备方法，所述功能性涂料是由苯丙乳液、包覆纳米二氧化钛和异佛尔酮二异氰酸酯三组分组成。苯丙乳液的制备采用了半连续核壳乳液聚合工艺，壳单体原料中使用了羟基官能团单体；包覆纳米二氧化钛使用了聚丙二醇以及微波辅助下未经高温煅烧的工艺合成路线；使用时，将苯丙乳液和包覆纳米二氧化钛共混，再将苯丙乳液和包覆纳米二氧化钛的共混物与异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀。该功能性涂料在太阳光或日光灯下抑菌率均较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体涉及一种在可见光区 域产生抑菌作用的装饰单板贴面细木工板涂料的制备方法。
技术介绍
装饰单板贴面细木工板又称薄木细木工板，是装饰单板贴面人造板的一种。装饰 单板贴面细木工板是将天然珍贵树种或其它自然生长木材经刨切、旋切等得到的薄木 与细木工板基材组坯、热压或冷压而制成的板材。我国是装饰单板贴面细木工板装饰装修及家具生产和应用的大国，同时也每年消 耗大量相应的涂料，随着装饰装修及家具产量的日益提高，装饰单板贴面细木工板涂 料的使用量也逐年增加。涂料的种类较多，其中，透明涂饰涂料不仅对装饰单板起到保护作用，更能保留 该材料的天然纹理与色泽，延长其使用寿命，美化和提高其商品价值，也是装饰装修 以及制造中高档家具常采用的方法。目前，装饰单板贴面细木工板透明涂饰使用最普遍的是溶剂型的聚氨酯涂料，该 涂料漆膜附着力强、硬度高、耐磨性强、耐水性好、低温柔韧性、耐候性、耐碱性、 弹性优异以及涂膜固化温度区间广泛，但其挥发性有机物(VOCs)排放量较高，对操作 工人及生态环境污染严重，另外，我国每年向欧美国家出口大量家具，这些国家对家 具有害物质的含量有严格的标准要求，这对我国家具制造业也带来严峻的挑战。水性高分子水乳液涂料以其无毒、无燃、无环境污染的显著特点，无疑是装饰单 板贴面细木工板透明涂饰的发展方向，随着人们生活水平的不断提高，人们对该涂料 的消费需求也向着多功能的方向发展。公开号为CN1644639的专利公开了一种具有杀 菌抑菌功能的水性木器漆，包括A、 B两部分组分，A部分各组分的重量百分比是成 膜助剂5. 5-8.0、分散剂O. 3-0. 5、湿润剂0.2-0. 4、助溶剂0. 8-1. 2、纯水2. 0-3. 0、 流平剂0.2-0.5、增稠剂O. 1-0.2、表面活性剂O. 1-0.2、消泡剂0. 2-0. 5、纳米二氧 化硅和纳米二氧化钛的混合物1. 2-1. 5， B部分各组分的重量百分比是水性聚氨酯乳 液75. 0-85.0、水性蜡乳液4.0-5.0，这种水性木器漆具有杀菌抑菌的功能，但该专利 未说明其主要成分水性聚氨酯乳液的组成和制备方法，对具有杀菌抑菌功能的纳米二氧化钛也未做进一步的限定。纳米二氧化钛是一种小晶度、大比表面积的光催化氧化剂，可将细菌氧化成二氧 化碳和水，并自身无毒，然而，二氧化钛禁带宽度大(3.2eV)，纳米二氧化钛只能利 用太阳光中3~4%的紫外光(波长小于380歷)，发挥其光催化氧化作用，而室内太阳 光更弱、照射时间更短，这严重制约了纳米二氧化钛对可见光的有效利用，因此，在水性涂料中加入可见光响应的纳米二氧化钛光催化抗菌剂，即将二氧化钛的吸收延伸 到太阳光及日光灯等的可见光区域，是相应水性涂料有效发挥其抑菌作用的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种可见光响应的功能性涂料的 制备方法，即提供一种在可见光区域产生抑菌作用的装饰单板贴面细木工板涂料的制 备方法。本专利技术的可见光响应的功能性涂料是由苯丙乳液、包覆纳米二氧化钛和异佛尔酮 二异氰酸酯三组分组成，其制备包括以下步骤① 苯丙乳液的制备先将丙烯酸丁酯10~20质量份、苯乙烯50 60质量份、甲基丙烯酸甲酯20 30质量份、丙烯酸2 5质量份共混，将混合单体总重量的1/5加入到 反应釜中，开始搅拌，加入蒸馏水100质量份，加入辛基酚聚氧乙烯醚1.0~2.0质量 份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.0~2.0质量份，加热至60 70℃，加入0.15~0.25质量份的引 发剂引发反应，当无单体回流时，再加热至75 80℃， 2h滴完余下的混合单体，再 依次加入引发剂0.25 0.35质量份、羟基官能团单体3 10质量份、甲基丙烯酸甲酯 10~20质量份，升温至80 85℃，保温2 3小时，调pH值为6 7，降温出料，得苯 丙乳液；所述辛基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚，聚氧乙烯的聚合度为5~20;所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵；所述羟基官能团单体选自N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸-I3-羟乙酯、丙烯酸-p-羟 丙酯、甲基丙烯酸-P-羟乙酯或甲基丙烯酸-P-羟丙酯；② 包覆纳米二氧化钛的制备在50质量份的乙醇中，先加入聚丙二醇0.1 0.5质 量份和钛酸酯5 10质量份，开始搅拌，加入IOO质量份的去离子水，加酸调节溶液 pH值为l 4，将水溶液加热至45 70℃，当有白色沉淀或凝胶产生时，用300 600W 的微波共沸蒸馏10 40min，降温出料，得到的粉体再与0.01mol/L的硝酸铝8~15质 量份共混，用氨水调pH值为8，陈化0.5h，微波烘干得包覆纳米二氧化钛；所述聚丙二醇，分子量选自400、 600、 1000或1500; 所述钛酸酯选自钛酸乙酯、钛酸异丙酯或钛酸丁酯； 所述酸选自盐酸、硝酸、氢氟酸或硫酸；③ 使用时，将苯丙乳液和包覆纳米二氧化钛按质量比100: 1~3共混，再将苯丙乳 液和包覆纳米二氧化钛的共混物与异佛尔酮二异氰酸酯按质量比100: 1 10混合均匀 得可见光响应的功能性涂料。本专利技术的苯丙乳液的制备属半连续核壳乳液聚合工艺，由于壳单体原料中使用了 羟基官能团单体，合成的苯丙乳液高分子链端含活性羟基；其黏度为200 600mPa.s; 由于合成中采用了辛基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚适合比例组成的复合乳化 剂，合成过程稳定，不产生凝聚；贮存期为6个月以上。本专利技术的包覆纳米二氧化钛是指表面包覆了氢氧化铝的纳米二氧化钛，当该包 覆纳米二氧化钛与苯丙乳液共混时，可有效防止高比表面能的纳米二氧化钛团聚；该 产品粒径为20~80nm;经紫外-可见光漫反射吸收光谱表明，在400~650 nm的可见光 区域有明显的吸收；由于使用了聚丙二醇以及微波辅助下未经高温煅烧的工艺合成路 线，该合成对设备要求低，操作简单，合成周期短，生产效率明显提高；由于原料中 使用了适量的甲基丙烯酸甲酯，涂料漆膜光泽明显提高。本专利技术的可见光响应的功能性涂料，是由三组分即含活性羟基的苯丙乳液、包覆 纳米二氧化钛和异佛尔酮二异氰酸酯组成，室温下，将本专利技术制得的涂料均匀涂覆装 饰单板贴面细木工板的表面，异佛尔酮二异氰酸酯分子中高活性的异氰酸酯基与苯丙 乳液大分子羟基、包覆纳米二氧化钛表面羟基以及装饰单板和细木工板表面纤维素等 大分子表面羟基反应生成网状结构，干燥后其透明涂饰层与木基复合材料附着力强、 耐磨性强、耐水性好；与溶剂型聚氨酯涂料相比较，对操作工人无污染，对环境友好； 由于含有在可见光区域产生吸收的纳米二氧化钛，24h在太阳光或日光灯下对大肠杆 菌、枯草芽孢杆菌以及金黄色葡萄球菌的抑菌率达95%以上。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的保护范围不限于实施例。实施例1:①苯丙乳液的制备先将丙烯酸丁酯10质量份、苯乙烯50质量份、甲基丙烯酸甲 酯20质量份、丙烯酸2质量份共混，将混合单体总重量的1/5加入到反应釜中，开始 搅拌，加入蒸馏水100质量份，加入辛基酚聚氧乙烯醚1.0质量份、脂肪醇聚氧乙烯 醚1.0质量份，加热至6(TC，加入0.15质量份的过硫酸钾引发反应，当无单体回流时， 再加热至75'C， 2h滴完余下的混合单体，再依次加入引发剂0.25质量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
可见光响应的功能性涂料的制备方法，所述功能性涂料是由苯丙乳液、包覆纳米二氧化钛和异佛尔酮二异氰酸酯三组分组成，步骤如下：　①苯丙乳液的制备　先将丙烯酸丁酯１０～２０质量份、苯乙烯５０～６０质量份、甲基丙烯酸甲酯２０～３０质量份、丙烯酸２～５质量份共混，将混合单体总重量的１／５加入到反应釜中，开始搅拌，加入蒸馏水１００质量份，加入辛基酚聚氧乙烯醚１．０～２．０质量份、脂肪醇聚氧乙烯醚１．０～２．０质量份，加热至６０～７０℃，加入０．１５～０．２５质量份的引发剂引发反应，当无单体回流时，再加热至７５～８０℃，２ｈ滴完余下的混合单体，再依次加入引发剂０．２５～０．３５质量份、羟基官能团单体３～１０质量份、甲基丙烯酸甲酯１０～２０质量份，升温至８０～８５℃，保温２～３小时，调ｐＨ值为６～７，降温出料，得苯丙乳液；　所述辛基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚，聚氧乙烯的聚合度为５～２０；　所述引发剂选自：过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵；　所述羟基官能团单体选自：Ｎ－羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸－β－羟乙酯、丙烯酸－β－羟丙酯、甲基丙烯酸－β－羟乙酯或甲基丙烯酸－β－羟丙酯；　②包覆纳米二氧化钛的制备　在５０质量份的乙醇中，先加入聚丙二醇０．１～０．５质量份和钛酸酯５～１０质量份，开始搅拌，加入１００质量份的去离子水，加酸调节溶液ｐＨ值为１～４，将水溶液加热至４５～７０℃，当有白色沉淀或凝胶产生时，用３００～６００Ｗ的微波共沸蒸馏１０～４０ｍｉｎ，降温出料，得到的粉体再与０．０１ｍｏｌ／Ｌ的硝酸铝８～１５质量份共混，用氨水调ｐＨ值为８，陈化０．５ｈ，微波烘干得包覆纳米二氧化钛；　所述聚丙二醇，分子量选自：４００、６００、１０００或１５００；所述钛酸酯选自：钛酸乙酯、钛酸异丙酯或钛酸丁酯；　所述酸选自：盐酸、硝酸、氢氟酸或硫酸；　③使用时，将苯丙乳液和包覆纳米二氧化钛按质量比１００∶１～３共混，再将苯丙乳液和包覆纳米二氧化钛的共混物与异佛尔酮二异氰酸酯按质量比１００∶１～１０混合均匀得可见光响应的功能性涂料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志玲，张书香，张玉敏，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]