一种复合粉体涂料及其制备方法及应用
文献发布时间：2023-06-19 18:37:28
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种复合粉体涂料及其制备方法及应用。
背景技术
细菌充斥在人类生活的方方面面，而细菌感染会对人类健康安全造成巨大的危害。近年来，人们的卫生意识进一步提高，对病菌的防范也更加严格。为了减少病菌的传播，人们通常采用喷洒消毒剂或灭菌剂的方法对身边的器皿设备进行消毒，但这种消毒方法效果较为短暂，且消毒剂或灭菌剂对人体均有一定毒副作用，故通过构建抗菌表面来预防或减少材料表面生物污染具有重要的社会和经济意义。
涂料是日常生活中常用的用于表面保护的组合物，按照存在形态可分为液体涂料和粉末涂料。近年来，因为粉末涂料具有成膜更均匀平整，涂覆更方便，并且革除了大量溶剂对环境的污染等优点，成为了医疗器械或食品储存架等对抗菌消毒要求更为严格的设备的优先选择。因而对于粉末涂料的抗菌性能和环境友好性有了更多的要求。
目前粉体涂料的抗菌性能主要来源是在涂料组分中引入具有杀菌能力的金属离子(如银离子、铜离子等)或抗菌药物构成的抗菌剂，金属离子不易固定，成膜后粘附性较差，而抗菌药物对使用温度要求较高，抗菌效果较差，还存在抗生素滥用等问题。
因此，开发一种抗菌效果好、粘附性强，不使用抗菌药物的复合粉体涂料及其制备方法及应用具有重大意义。
中国专利CN109439135A《一种抗菌粉末涂料及其制备方法》公开了一种以金属离子掺杂的玻璃微球作为抗菌剂的抗菌粉末涂料，通过金属离子掺杂的玻璃微球尽可能固定化金属离子，并通过硫酸钡和玻璃微球的协同效果提高涂层的抗菌程度。但该抗菌粉末涂料的抗菌性能仍需进一步提升。
发明内容
为了解决现有粉体涂料抗菌效果较差、粘附性不强，依赖于金属离子 (如银离子、铜离子等)或抗菌药物作为抗菌剂的问题，本发明提供一种复合粉体涂料及其制备方法及应用，抗菌效果好、粘附性强，无需使用金属离子或抗菌药物。
本发明的目的在于提供一种复合粉体涂料。
本发明的另一目的是提供上述复合粉体涂料的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述复合粉体涂料在制造抗菌涂层中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种复合粉体涂料，由以下重量份组分的原料制得：
有机硅季铵盐改性电气石2～3份，丙烯酸树脂35～50份，纳米TiO
本申请将通过有机硅季铵盐改性的电气石粉体、丙烯酸树脂、纳米 TiO
作为本发明的一种优选技术方案，所述有机硅季铵盐改性电气石通过以下方法制备得到：
将电气石粉体与有机硅季铵盐溶于去离子水中匀速搅拌1h，调节pH 值至3，超声20～30min，洗涤，120℃干燥6h，研磨，即得有机硅季铵盐改性电气石。
本申请通过有机硅季铵盐水解后硅原子表面羟基与电气石表面大量的羟基缩聚交联将有机硅季铵盐接枝到电气石粉体上，通过电气石可以永久释放负离子的特性大幅增强了有机硅季铵盐的抗菌效果，而有机硅季铵盐的接枝也使得电气石粉体更容易与其他复合粉体涂料组分结合，给复合粉体涂料带来良好的力学性能和优异的抗菌效果。
优选地，所述纳米TiO
S1.将纳米TiO
S2.将异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入二月桂酸二丁基锡，70～80℃反应2～3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
本申请通过将纳米TiO
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
优选地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过二硫酸钾中的一种或多种。
优选地，所述助剂包括流平剂、润滑剂中的一种或两种；流平剂为 H88，润滑剂为聚四氟乙烯蜡。
所述复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
按相应重量份将有机硅季铵盐改性电气石与丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入纳米TiO
所述复合粉体涂料应用于制造抗菌涂层。
优选地，所述制造抗菌涂层通过静电喷漆得到，包括一次喷涂和一次烘烤，烘烤温度为100～120℃，时间为5～6min。
本发明的有益效果：
(1)本申请通过有机硅季铵盐水解后硅原子表面羟基与电气石表面大量的羟基缩聚交联将有机硅季铵盐接枝到电气石粉体上，通过电气石可以永久释放负离子的特性大幅增强了有机硅季铵盐的抗菌效果，而有机硅季铵盐的接枝也使得电气石粉体更容易与其他复合粉体涂料组分结合，给复合粉体涂料带来良好的力学性能和优异的抗菌效果。
(2)本申请通过将纳米TiO
(3)本申请将通过有机硅季铵盐改性的电气石粉体、丙烯酸树脂、纳米TiO
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例中的原料均可通过市售得到；除非特别说明，本发明所采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.1g电气石粉体与2.4g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声20min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.1g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，70℃反应3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(3)制备复合粉体涂料
按重量份将2份有机硅季铵盐改性电气石与40份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入5份纳米TiO
实施例2
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.0g电气石粉体与2.2g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声25min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.1g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，80℃反应2h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(3)制备复合粉体涂料
按重量份将3份有机硅季铵盐改性电气石与41份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入7份纳米TiO
实施例3
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.2g电气石粉体与2.6g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声30min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.2g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，75℃反应3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(3)制备复合粉体涂料
按重量份将2份有机硅季铵盐改性电气石与37份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入6份纳米TiO
实施例4
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.0g电气石粉体与2.0g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声20min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.2g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，80℃反应3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(3)制备复合粉体涂料
按重量份将3份有机硅季铵盐改性电气石与37份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入8份纳米TiO
对比例1
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.1g电气石粉体与2.4g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声20min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备复合粉体涂料
按重量份将2份有机硅季铵盐改性电气石与40份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入52份环氧树脂、2份引发剂、2份H88、 3份聚四氟乙烯蜡混合搅拌30min，60℃真空干燥，用球磨机研磨至混合物的粒径≤100μm，得到所述复合粉体涂料。
对比例2
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机硅季铵盐改性电气石
将5.1g电气石粉体与2.4g有机硅季铵盐溶于100g去离子水中匀速搅拌1h，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至3，超声20min，洗涤，120℃干燥6h，研磨至2500目，即得有机硅季铵盐改性电气石。
(2)制备复合粉体涂料
按重量份将2份有机硅季铵盐改性电气石与40份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入5份纳米TiO
对比例3
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.1g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，70℃反应3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(2)制备复合粉体涂料
按重量份将2份电气石粉体与40份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入5份纳米TiO
对比例4
一种复合粉体涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备纳米TiO
S1.将0.5g纳米TiO
S2.将5.1g异氰酸酯加入到S1混合溶液中，加入0.5mL二月桂酸二丁基锡，70℃反应3h，过滤，用乙醇水溶液洗涤，30℃真空干燥，即得所述纳米TiO
(2)制备复合粉体涂料
按重量份将2份有机硅季铵盐与40份丙烯酸树脂溶于二甲苯溶液中，超声分散均匀，加入5份纳米TiO
根据HG/T 2006-06和GB/T 21866-2008对以上实施例1～4和对比例 1～4制备的复合粉体涂料进行性能测试，性能测试结果见表1和表2。
表1实施例1～4的性能测试结果
表2对比例1～4的性能测试结果
由表1测试结果可知，本申请各实施例均具有良好的的表面性能和优异的抗菌效果，说明本申请将通过有机硅季铵盐改性的电气石粉体、丙烯酸树脂、纳米TiO
而由表2测试结果可知，对比例1不添加纳米TiO
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。