阅读说明：本技术 广谱长效抗菌涂层喷剂及其制备方法 (Broad-spectrum long-acting antibacterial coating spray and preparation method thereof ) 是由 王震 王振亚 赵楠 王通讯 石立新 蒋小涛 时鹏翔 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种方便使用的广谱长效抗菌喷剂及其制备方法,包含以下重量份数的原料组分：聚合物乳液25份、纳米银抗菌剂1～5份、纳米锌抗菌剂1～5份、沸石粉0.5～3份、有机硅防水剂3～5份、水性聚氨酯胶黏剂2～10份、非离子型分散剂0.2～1份、有机胍抗菌剂0.5～0.8份、壳聚糖抗菌剂0.4～0.6份、有机硅类消泡剂0.1～0.2份、有机硅类基材润湿剂0.1～0.4份、成膜助剂0.2～0.5份、pH调节剂0.2～0.5份以及超纯水20～45份,聚合物乳液为重量比3∶1的聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液混合物,能长效持久进行广谱杀菌,杀菌力强,无毒副作用,使用方便,适合于家庭及公共场所,包括湿热环境,能够创造出有效的无菌环境,保障人们的卫生健康。(The invention relates to a conveniently used broad-spectrum long-acting antibacterial spray and a preparation method thereof, and the spray comprises the following raw material components in parts by weight: the antibacterial agent comprises, by weight, 25 parts of polymer emulsion, 1-5 parts of nano-silver antibacterial agent, 1-5 parts of nano-zinc antibacterial agent, 0.5-3 parts of zeolite powder, 3-5 parts of organic silicon waterproof agent, 2-10 parts of aqueous polyurethane adhesive, 0.2-1 part of nonionic dispersing agent, 0.5-0.8 part of organic guanidine antibacterial agent, 0.4-0.6 part of chitosan antibacterial agent, 0.1-0.2 part of organic silicon defoaming agent, 0.1-0.4 part of organic silicon base material wetting agent, 0.2-0.5 part of film forming auxiliary agent, 0.2-0.5 part of pH regulator and 20-45 parts of ultrapure water, wherein the polymer emulsion is a mixture of polyacrylic emulsion and polylactic acid emulsion in a weight ratio of 3: 1, can perform long-acting broad-spectrum sterilization, is strong in bactericidal power, has no toxic or side effect, is convenient to use, is suitable for families and public places, including humid and hot environments, can create effective sterile environments, and can guarantee the health of people.)

广谱长效抗菌涂层喷剂及其制备方法

技术领域

本发明属于抗菌技术领域，具体涉及一种使用方便的广谱长效抗菌涂层喷剂及其制备方法。

背景技术

目前细菌包括广谱常见菌类和致病性细菌，致病性细菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等，以下简称病菌，病毒在接触性传播（包括活性有机物、无机物）当中影响较大，细菌、病毒在物体表面活化期内依然有传播作用，据相关报告指出，新型冠状病毒可以在门把手上停留存活，在织物、不锈钢 、塑料制品、纸巾、玻璃制品等物体表面均具有活性，2h～120h存活时间不等，在此期间，人与动物的接触性传播具有极强的传染性，而病菌和微生物为冠状病毒的寄生宿主之一，病菌与微生物的传播在特定时间下与病毒传播同样具有危险性，需引起重视，抗病菌与抗病毒工作拥有同样重要性，抑菌为预防，而杀菌为治疗，以预防为理念，达到最大程度的阻止病菌、毒传播。

涂层作为大多数物品表面的效果存在，如同衣服，广泛应用于生活用品、工业制造、家庭装修、家具家电、纺织业、医疗用品等，因此，对表面涂层的抗病菌、病毒工作尤为重要！环保型抗病菌、病毒、抑菌作用的涂层在此背景下可以大力推广，不仅有利于病毒传播防控，更有利于长期的国民健康！节约防疫资源，一次投入持久防护。

公共场所是公众从事社会活动的重要场所，公共场所消毒、抗菌卫生质量直接关系到能否有效预防和控制传染病的流行，传染病消毒抗菌是用物理或化学方法消灭停留在不同的传播媒介物表面的病原体，藉以切断传播途径，阻止和控制传染的发生。其目的、作用、意义在于（1）防止病原体播散到社会中，引起流行发生；（2）防止病者再被其他病原体感染，出现并发症，发生交叉感染；（3）同时也保护医护人员免疫感染；当然仅仅靠消毒措施还不足以达到以上目的，须同时进行必要的隔离措施和工作中的无菌操作，才能达到控制传染之效。家庭是人们从事社会活动之外栖息的港湾，随着人们对健康越来越重视，对于无菌环境同样有着迫切的需要。

公共场所及家庭，常用的消毒杀菌方法是擦拭法、喷洒法，采用84消毒液或者医用酒精喷洒擦拭地板、家具、物品等，也有浸泡法，用漂泊粉或84消毒液将需要消毒的物品如毛巾，抹布等进行浸泡；上述这些方法和措施的缺点在于操作频繁，效果相对短暂，更有使用不当发生安全事故的新闻见诸报端，同时84消毒液使用过量容易造成水体污染，对于人体伤害同样存在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷而提供一种能够长效持久进行广谱杀菌、抑菌，使用方便，适合于家庭及公共场所，包括湿热环境的应用的成膜性广谱长效抗菌涂层类的广谱长效抗菌涂层喷剂及其制备方法，其抑菌杀菌长效性可以达到5年之久，适用于多种应用场景，特别是家庭，以及人流密度大的公共场合，如车站、医院、地铁，能够创造出长期有效的无菌环境，避免接触式传播，保障人们的卫生健康。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种广谱长效抗菌涂层喷剂，包含以下重量份数的原料组分：聚合物乳液25份、纳米银抗菌剂1～5份、纳米锌抗菌剂1～5份、沸石粉0.5～3份、有机硅防水剂3～5份、水性聚氨酯胶黏剂2～10份、非离子型分散剂0.2～1份、有机胍抗菌剂0.5～0.8份、壳聚糖抗菌剂0.4～0.6份、有机硅类消泡剂0.1～0.2份、有机硅类基材润湿剂0.1～0.4份、成膜助剂0.2～0.5份、pH调节剂0.2～0.5份以及超纯水20～45份，所述聚合物乳液为聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液的混合物，聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液的重量比为3∶1。

进一步的，所述纳米银抗菌剂为粒径在25纳米的纳米银抗菌水溶液，所述纳米锌抗菌剂为粒径在25纳米的纳米锌抗菌水溶液。

进一步的，所述沸石粉为天然的沸石岩磨细而成的细度小于8微米的天然沸石粉。

进一步的，所述水性聚氨酯胶黏剂为聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂。

进一步的，所述有机胍抗菌剂为烷基双胍类抗菌剂。

进一步的，所述壳聚糖抗菌剂为壳聚糖的季铵化衍生物。

进一步的，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚，

进一步的，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，

进一步的，所述超纯水为是指25℃时电阻率达到18 MΩ*cm的水。

一种所述的广谱长效抗菌涂层喷剂的制备方法，通过以下步骤制备：

步骤1）、纳米银抗菌剂、纳米锌抗菌剂、沸石粉、非离子型分散剂、有机硅类消泡剂混合分散均匀，然后将上述混合液经过砂磨机研磨，研磨至细度小于8微米；得到第一混合液；

步骤2）、将第一混合液和水性聚氨酯胶黏剂在600转/min转速下分散3～4min至分散均匀，得到第二混合液；

步骤3）、将有机胍抗菌剂和壳聚糖抗菌剂分散均匀，转速为800～1000转/min分散5～8分钟得到第三混合液；

步骤4）、将聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液的混合物分散均匀，加入超纯水、有机硅类基材润湿剂、有机硅防水剂、成膜助剂、第二混合液、第三混合液，转速为1000转/min，分散10min，期间加入pH调节剂，调整ph值在7.5～8之间，获得广谱长效抗菌涂层喷剂原液；

步骤5）、通过灌装设备将广谱长效抗菌喷剂原液与氮气、氩气作为喷剂动力一起分装为小包装，即得广谱长效抗菌喷剂。

本发明具有以下积极效果：

本发明能够长效持久进行广谱杀菌，抑菌能力强，无毒副作用，适用范围广，使用方便，适合于家庭及公共场所，包括湿热环境的应用，其抑菌杀菌长效性可以达到5年之久，适用于多种应用场景，特别是家庭，以及人流密度大的公共场合，如车站、医院、地铁，能够创造出长期有效的无菌环境，保障人们的卫生健康。

其中，纳米银离子的作用机理是银离子激活产生活性氧（OH-），氧化分解细菌病毒；银离子是金属离子中最为活泼的一种，在光和水份（空气中含有一定的水份）存在的条件下，银离子会激活，产生活性氧（OH-）；这种安全性等同于自然界离子的活性氧（OH-），拥有数倍于紫外线和臭氧的氧化分解能力，对细菌和病毒具有杀灭分解效果；近几年来，日本的夏普，松下等家电产品都采用了这种杀菌除臭技术；最近日本一些研究者确认，即使在无光的水中，银离子也会产生活性氧（OH-）。

所述纳米锌抗菌剂也称为有机纳米锌抗菌粉，纳米锌作用机理为当锌离子被负电荷吸引而至细菌体内，具有卫生自洁功能，将天然的金属锌离子纳米化，使其具有抗菌功效，它的外层能形成螯合的分子结构，并与细菌外层结合，造成细胞膜各种机制丧失，带正电荷的锌离子与细菌接触时，因细菌的细胞壁多为带负电荷，在正、负离子量不平衡的情况下产生拉力，导致细菌的细胞墙被拉破而产生破洞，无法生(合)成细胞壁而影响繁殖，当锌离子被负电荷吸引而至细菌体内，与内部的硫醇基(-SH)、氢氧基等官能基结合，使细菌细胞因蚩白质变质，无法正常进行代谢，直到细菌死亡井完全消失，有效的避免细菌的传播，抗菌材料的抗菌性可达到与制品寿命同步，该粉体抗菌的抗菌力高、时效长、成本合理，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽胞杆菌、藤黄八叠球菌、紫红红球菌等有害微生物均具有强抑制作用；不仅能有效地防止涂层的老化，提高制品的卫生安全性，还具有高效广谱的抗菌、防霉作用，对紫外线照射不敏感，对金属各种材料不腐蚀不产生电蚀，不挥发，与大多数物质（有机物、无机物，能还原银的化合物除外）不起化学反应，可适用于冰箱、洗衣机、空调、饮水机、电话、纺织品、鞋、地板、涂料、油漆、管材、陶瓷、建材、汽车等涂层领域，可满足各种透明、本色和普通涂层的要求、满足各种制品的加工工艺要求，抗菌有效期与制品的使用寿命相等，防霉效果1-0级，对制品外观无影响，颜色稳定性优异,安全可靠，因为抗菌产品是采用络合技术，金属离子被有机大分子紧紧络合住，不会溢出，其安全性能可靠。

壳聚糖抗菌剂为水溶性壳聚糖的季铵化衍生物，可以通过静电引力吸附在细菌细胞膜上，形成一层多孔膜，破坏细胞膜的渗透性，使其无法正常吸收营养物质和泵出有害物质以及破坏细胞膜的完整性，引起细胞内物质外渗；相对分子质量小于5000Da的壳聚糖能扩散到微生物体内，与DNA及其它电负性的物质作用会抑制mRNA的合成，破坏其正常的生理活动；壳聚糖的氮含量高，螯合能力强，能选择性地与一些痕量金属结合，抑制细菌毒素的产生和细菌的繁殖；实际的抗菌过程是其中一种或多种机理的组合，而它们的抗菌活性与脱乙酰化程度、相对分子质量、pH值、金属离子、离子强度等多个因素有关。细胞膜和细胞壁由磷脂双分子层组成，带负电荷，当细菌与阳离子化合物处理过的物体接触后，带负离子电荷的细菌会被阳离子所吸引，从而束缚细菌活动自由，抑制其呼吸机理，即发生接触死亡，从而实现抗菌杀菌作用。

沸石粉具有较好的吸附性和离子交换性，是作为离子抗菌剂的良好载体，通过研磨将其较好的混合。

通过上述复合型的抗菌剂相互搭配，相互协作，并附着在吸附性好的沸石上，可以实现广谱性抗菌作用，同时具有强大的兼容性，能有效地杀灭细菌、真菌、病毒、藻类等。

在水性聚氨酯胶黏剂作用下，聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液作为成膜物质，将抗菌剂和沸石载体很好的粘结在物体表面，使其具有长效抗菌性，同时因其全面的水性化，不含有苯、甲醛等对人体有害的有机溶剂，更加环保无害，有效应用在金属、木材、纺织物等材料表面，经检测报告结果显示为:致病性细菌的抑菌率为100%；有较强的抑菌能力。

在配方中又加入有机硅防水剂，因有机硅材料具有优越的防水和增效作用，其可以起到非常好的防水和增效作用，在整个抗菌杀菌的基础上进一步提高杀菌效果，因此有机硅防水剂的增效作用在本发明中也起到了决定性作用。

本发明非目前常规抗菌剂技术方案；非单一纳米银离子型；非单一季铵盐型；非单一纳米锌型；非单一胍类抗菌型；非壳单一糖类抗菌型；本发明为复合抗菌组成型；利用纳米银离子的耐高温、快速杀菌特点；利用纳米锌离子的慢速抗菌但广泛的特点；利用胍类、壳糖类抗菌剂安全、广泛、环保、生物性特点；利用有机硅防水剂的防水增效作用；利用超细径沸石粉对水净化、长效吸附能力强的特点；利用水性乳液载体成膜性、稳定性、环保安全性特点；组成一种利用病毒、细菌的物理、生物、化学等性质与本发明进行的正负电荷(阴阳离子）物理性对抗、化学性长效持久、耐高温、用途广泛、防水增效以及生物全面性，避免细菌病毒种类繁多造成漏洞，而全面抗菌的成膜性组成喷剂产品，合成“纳米型沸石体系”“阳离子组成体系”“生物组成体系”并进行结合实验，取得良好效果。

本发明所使用的抗菌物质全部为正电荷性质，而细菌、病毒为负电荷性质，为物理对抗体系；纳米锌、纳米银离子物质与聚氨酯粘合剂进行结合高速分散后进行纳米离子之间的均匀分布后，与研磨提取的超细径沸石液结合，形成无机物抗菌类的“沸石体系”，纳米银离子与纳米锌离子的结合则弥补了纳米银离子杀抑菌快则不全面的缺陷，纳米锌离子的“慢性子”则与“急性子”的纳米银离子则成为了较为全面的搭档，聚氨酯粘合剂作为牵手功能将两者结合，沸石的独特性能又将两者吸收、合并并在必要的时机进行释放。

有机胍抗菌剂作为天然生物性抗菌剂进行加入，本发明中的“胍类”本身是一种阳离子表面活性剂，易溶于水，其水溶液无泡，便于现场应用。它的杀菌机理主要是其在水溶液中带正电荷，可以吸附于微生物表面，形成微团，并逐步渗入微生物细胞浆的类脂层和蛋白质层，从而改变细胞膜的通透性，使细胞内容物外渗，导致微生物死亡；同时，它可以凝固蛋白，使酶和结构蛋白变性，从而破坏微生物的代谢体系，导致其死亡。而烷基双胍则同时具有抗菌和杀菌的特性，对微生物有抑制作用；“壳糖类”是从海洋生物甲壳类动物的外壳提取得到多糖类产物，再经酶解后产生聚合度为2~15的寡聚糖，是一种能诱导植物体产生抗病因子的杀菌剂，是目前传统常规杀菌剂为使用的成分，加入后使生物性的细菌病毒无法生存，做到抗菌种类更为全面。本发明提到的生物性是指天然生物性抗菌物质，例如海洋生物类抗菌物种中的贝类、壳类制成的天然抗菌剂，非菌种对抗体系。

以上本发明使用的物质成分及制备方式与市场常见的纳米银体系(抑菌效果97%-99%)、季铵盐体系(抑菌效果90%-95%）等其他抗菌产品相比，具有抗菌种类全面、持续性强、防水增效的优点，本发明检测结果为99.9%的抑菌效果，其中任意去掉本发明的纳米银抗菌剂、纳米锌抗菌剂、有机胍抗菌剂、壳聚糖抗菌剂这四大组成部分中的任一个组分，经实验检测显示，本发明的99.9%的抑菌效果就会明显降低，在整个配方中去掉有机硅防水剂，在影响本发明的持久性的同时，整个配方的抑菌率也会降低。

本发明使用氮气、氩气等气体作为喷剂动力，做到安全无患，对比市场常见的纳米银体系(抑菌效果97%-99%)且价格较高；季铵盐体系(抑菌效果90%-95%）等其他抗菌产品成本高、抗菌种类不全面、持续性较差的产品进行对比，并进行了持久性实验及河南省质量监督检验院生物实验室、郑州大学药学院实验室的各单位验证，其中用紫外老化试验箱做老化试验时，试样连续进行辐照暴露且有定时喷水的循环试验，试验条件为在黑标准温度50℃±3℃，空气相对湿度(10±5)﹪条件下辐照暴露5h，然后在黑标准温度20℃±3℃下继续辐照暴露并喷水1h，其出具检测报告显示:对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均为:99.9%，该产品有较强的持久性抑菌效果、杀菌效果。

具体实施方式

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为了更好地理解本发明，下面结合具体实例来详细说明本发明的技术方案及性能。以下描述中的优选实施例只作为举例。

实施例1：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂1g、纳米锌抗菌剂1g、沸石粉0.5g、有机硅防水剂3g、水性聚氨酯粘合剂2g、非离子型分散剂0.2g、有机胍抗菌剂0.5g、壳聚糖抗菌剂0.4g、有机硅类消泡剂0.1g、有机硅类基材润湿剂0.1g、成膜助剂0.2g、pH调节剂0.2g、超纯水44.8g。

实施例2：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂5g、纳米锌抗菌剂5g、沸石粉3g、有机硅防水剂5g、水性聚氨酯粘合剂10g、非离子型分散剂1g、有机胍抗菌剂0.8g、壳聚糖抗菌剂0.6g、有机硅类消泡剂0.2g、有机硅类基材润湿剂0.4g、成膜助剂0.5g、pH调节剂0.5g、超纯水43g。

实施例3：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂1g、纳米锌抗菌剂5g、沸石粉0.5g、有机硅防水剂5g、水性聚氨酯粘合剂2g、非离子型分散剂0.2g、有机胍抗菌剂0.7g、壳聚糖抗菌剂0.4g、有机硅类消泡剂0.1g、有机硅类基材润湿剂0.4g、成膜助剂0.2g、pH调节剂0.5g、超纯水45g。

实施例4：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂3g、纳米锌抗菌剂3g、沸石粉2g、有机硅防水剂4g、水性聚氨酯粘合剂8g、非离子型分散剂0.8g、有机胍抗菌剂0.7g、壳聚糖抗菌剂0.6g、有机硅类消泡剂0.2g、有机硅类基材润湿剂0.3g、成膜助剂0.3g、pH调节剂0.3g、超纯水27.8g。

实施例5：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂5g、纳米锌抗菌剂3g、沸石粉2g、有机硅防水剂4g、水性聚氨酯粘合剂7g、非离子型分散剂0.2g、有机胍抗菌剂0.8g、壳聚糖抗菌剂0.6g、有机硅类消泡剂0.2g、润湿剂0.2g、成膜助剂0.5g、pH调节剂0.2g、超纯水21.3g。

实施例6：一种广谱长效抗菌涂层喷剂，主剂包括如下组份及克数：聚丙烯酸乳液18.75g、聚乳酸乳液6.25g、纳米银抗菌剂4g、纳米锌抗菌剂4g、沸石粉2g、有机硅防水剂4g、水性聚氨酯粘合剂5g、非离子型分散剂0.2g、有机胍抗菌剂0.8g、壳聚糖抗菌剂0.6g、有机硅类消泡剂0.2g、有机硅类基材润湿剂0.2g、成膜助剂0.5g、pH调节剂0.2g、超纯水28.3g。

上述各个实施例所述广谱长效抗菌涂层喷剂的制备方法是通过以下步骤制备的：

步骤1）、将纳米银抗菌剂、纳米锌抗菌剂、沸石粉、非离子型分散剂、有机硅类消泡剂混合分散均匀，然后将上述混合液经过砂磨机研磨，研磨至细度小于8微米；得到第一混合液；

步骤2）、将第一混合液和水性聚氨酯胶黏剂在600转/min转速下分散3～4min至分散均匀，得到第二混合液；

步骤3）、将有机胍抗菌剂和壳聚糖抗菌剂分散均匀，转速为800～1000转/min分散5～8分钟得到第三混合液；

步骤4）、将聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液的混合物分散均匀，加入超纯水、有机硅类基材润湿剂、有机硅防水剂、成膜助剂、第二混合液、第三混合液，转速为1000转/min，分散10min，期间加入pH调节剂，调整ph值在7.5～8之间，获得广谱长效抗菌涂层喷剂原液；

步骤5）、通过灌装设备将广谱长效抗菌喷剂原液与氮气、氩气作为喷剂动力一起分装为小包装，即得广谱长效抗菌喷剂。

采用上述实施例的广谱长效抗菌喷剂分别制作7±2μm的涂层，流平10min,80゜C烘烤30min,常温养护7d。经测试涂层性能如表1所示：

以下检测方法均采用国标检测方法，经河南省质量监督检验院生物实验室、郑州大学药学院实验室的各单位验证。

实施例1-6的测试结果如下表：

实施例1-6的涂膜性能测试结果如下表：

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