阅读说明：本技术 一种用于涂料的抗菌杀菌材料及其制备方法和应用 (Antibacterial and bactericidal material for paint and preparation method and application thereof ) 是由 汪沛雨 贺一新 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于涂料的抗菌杀菌材料,所述用于涂料的抗菌杀菌材料由以下原料制成：改性纳米氧化锌、增稠剂、甘草酸二钾、活化剂、壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵、去离子水。本发明所述的用于涂料抗菌杀菌材料具有极好的抗菌灭菌性能,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草哑炮杆菌、沙门氏菌、绿脓菌等各种细菌、病毒都具有良好的杀灭能力,且抗老化性能优异；本发明所述的抗菌杀菌材料在涂料中只需要添加2%就能发挥良好的抗菌灭菌效果以及抗老化效果,能有效的节约成本,具有广泛的应用；本发明通过将纳米氧化锌改性和加入活化剂来显著提高用于涂料抗菌杀菌材料的抗菌灭菌性能和抗老化性能。(The invention discloses an antibacterial and bactericidal material for paint, which is prepared from the following raw materials: modified nano zinc oxide, a thickening agent, dipotassium glycyrrhizinate, an activating agent, chitosan, poly diallyl dimethyl ammonium chloride and deionized water. The antibacterial and bactericidal material for the coating has excellent antibacterial and bactericidal performance, has good killing capacity on various bacteria and viruses such as escherichia coli, staphylococcus aureus, pseudomonas subtilis, salmonella, pseudomonas aeruginosa and the like, and has excellent anti-aging performance; the antibacterial and bactericidal material can exert good antibacterial and bactericidal effects and anti-aging effects by only adding 2% of the antibacterial and bactericidal material in the paint, can effectively save cost, and has wide application; the invention obviously improves the antibacterial and bactericidal performance and the anti-aging performance of the antibacterial and bactericidal paint material by modifying the nano zinc oxide and adding the activating agent.)

一种用于涂料的抗菌杀菌材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料添加剂技术领域，具体涉及一种用于涂料的抗菌杀菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

纳米材料的可控合成是现代材料科学中的一项重要研究内容，其中表面活性剂的选取和用量对降低分散体系中粒子的聚集程度，保持分散体系相对稳定，对于纳米粒子的性状有着非常重要的影响，纳米材料具有非常大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。

目前，涂料在建筑、车辆、军事、装饰、船舶行业用量大，与人们的生活息息相关，随着科学技术的不断发展，涂料用材料品种多种多样，近年来涂料的研究与实用范围越来越广，特别是室内涂料，对其性能的要求也加入了抗菌的要求，而现在市场上的涂料抗菌性能一般，且容易附着灰尘，使用寿命较低，有的涂料抗老化期短，或多或少地存在一些诸如易老化、起皮、易脱落、会变色、耐候性差、有毒有味、施工不方便等缺陷；而在建筑物室外时其使用寿命短。

发明内容

本发明提供一种用于涂料的抗菌杀菌材料及其制备方法和应用，所述的用于涂料抗菌杀菌材料具有极好的抗菌灭菌性能，且抗老化性能优异。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

一种用于涂料的抗菌杀菌材料，所述用于涂料的抗菌杀菌材料由以下重量份原料制成：80～90份改性纳米氧化锌、0.2～0.6份增稠剂、0.5～1.5份甘草酸二钾、6～8份活化剂、1～3份壳聚糖、0.8～1.5份聚二烯丙基二甲基氯化铵、140～160份去离子水。

作为一种最优选方案，所述用于涂料的抗菌杀菌材料由以下重量份原料制成：85份改性纳米氧化锌、0.4份羟乙基纤维素、1份甘草酸二钾、7份活化剂、2份壳聚糖、1.2份聚二烯丙基二甲基氯化铵、150份去离子水。

作为一种优选方案，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羟丙基淀粉、黄原胶、无机盐中的一种或多种。

作为一种最优选方案，所述增稠剂为羟乙基纤维素。

作为一种优选方案，所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将4～8份硅酸钠加入到24～28份水中，加热至60～80℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至20～30℃，将8～12份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理10～20min，加入0.5～0.8份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.1～0.2份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.1~0.4份异丙醇，加热至70~80℃，过滤，再用乙醇洗涤2~4次，烘干，研磨得到所述的改性纳米氧化锌。

作为一种最优选方案，所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将6份硅酸钠加入到26份水中，加热至70℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液中，降温至25℃，将10份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液，超声处理15min，加入0.7份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.15份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.25份异丙醇，加热至75℃，过滤，再用乙醇洗涤3次，烘干，研磨得到所述的改性纳米氧化锌。

作为一种优选方案，所述研磨步骤研磨至40～60目。

作为一种最优选方案，所述研磨步骤研磨至50目。

作为一种优选方案，所述活化剂由以下重量份原料制成：4～8份柠檬酸、2～4份盐酸、1~3份硬脂酸、1.5～2.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5~1.5份萘乙酸。

作为一种最优选方案，所述活化剂由以下重量份原料制成：6份柠檬酸、3份盐酸、2份硬脂酸、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、1份萘乙酸。

作为一种优选方案， 所述活化剂的制备方法为：在盐酸中，加入柠檬酸、硬脂酸，加热至50～70℃，搅拌均匀，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚、萘乙酸搅拌均匀，即得所述的活化剂。

作为一种最优选方案， 所述活化剂的制备方法为：在盐酸中，加入柠檬酸、硬脂酸，加热至60℃，搅拌均匀，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚、萘乙酸搅拌均匀，即得所述的活化剂。

本发明还提供了一种用于涂料的抗菌杀菌材料的制备方法，包含以下步骤：

（1）将增稠剂、甘草酸二钾、壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于去离子水中，加热至60～80℃，搅拌均匀；

（2）再加入改性纳米氧化锌、活化剂，搅拌均匀，干燥，即得所述的涂料抗菌杀菌材料。

作为一种优选方案，所述搅拌步骤搅拌速率均为450～550rpm。

本发明还提供了一种抗菌杀菌材料在涂料制备中的应用。

本发明的有益效果：（1）本发明所述的用于涂料的抗菌杀菌材料具有极好的抗菌灭菌性能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草哑炮杆菌、沙门氏菌、绿脓菌等各种细菌、病毒都具有良好的杀灭能力，且抗老化性能优异；（2）本发明所述的抗菌杀菌材料在涂料中只需要添加2%就能发挥良好的抗菌灭菌效果以及抗老化效果，能有效的节约成本，具有广泛的应用；（3）本发明通过将纳米氧化锌改性和加入活化剂来显著提高用于涂料抗菌杀菌材料的抗菌灭菌性能和抗老化性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于涂料的抗菌杀菌材料，所述用于涂料抗菌杀菌材料由以下重量份原料制成：85份改性纳米氧化锌、0.4份羟乙基纤维素、1份甘草酸二钾、7份活化剂、2份壳聚糖、1.2份聚二烯丙基二甲基氯化铵、150份去离子水。

所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将6份硅酸钠加入到26份水中，加热至70℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至25℃，将10份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理15min，加入0.7份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.15份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.25份异丙醇，加热至75℃，过滤，再用乙醇洗涤3次，烘干，研磨至50目得到所述的改性纳米氧化锌。

所述活化剂由以下重量份原料制成：6份柠檬酸、3份盐酸、2份硬脂酸、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、1份萘乙酸。

所述活化剂的制备方法为：在盐酸中，加入柠檬酸、硬脂酸，加热至60℃，搅拌均匀，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚、萘乙酸搅拌均匀，即得所述的活化剂。

所述的用于涂料的抗菌杀菌材料的制备方法，包含以下步骤：

（1）将羟乙基纤维素、甘草酸二钾、壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于去离子水中，加热至70℃，搅拌均匀；

（2）再加入改性纳米氧化锌、活化剂，搅拌均匀，干燥，即得所述的涂料抗菌杀菌材料。

所述搅拌步骤搅拌速率均为500rpm。

实施例2

一种用于涂料的抗菌杀菌材料，所述用于涂料的抗菌杀菌材料由以下重量份原料制成：80份改性纳米氧化锌、0.2份增稠剂、0.5份甘草酸二钾、6份活化剂、1份壳聚糖、0.8份聚二烯丙基二甲基氯化铵、140份去离子水。

所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将6份硅酸钠加入到26份水中，加热至70℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至25℃，将10份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理15min，加入0.7份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.15份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.25份异丙醇，加热至75℃，过滤，再用乙醇洗涤3次，烘干，研磨至50目得到所述的改性纳米氧化锌。

所述活化剂由以下重量份原料制成：6份柠檬酸、3份盐酸、2份硬脂酸、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、1份萘乙酸。

所述活化剂的制备方法为：在盐酸中，加入柠檬酸、硬脂酸，加热至60℃，搅拌均匀，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚、萘乙酸搅拌均匀，即得所述的活化剂。

所述的用于涂料的抗菌杀菌材料的制备方法，包含以下步骤：

（1）将羟乙基纤维素、甘草酸二钾、壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于去离子水中，加热至70℃，搅拌均匀；

（2）再加入改性纳米氧化锌、活化剂，搅拌均匀，干燥，即得所述的涂料抗菌杀菌材料。

所述搅拌步骤搅拌速率均为500rpm。

实施例3

一种用于涂料的抗菌杀菌材料，所述用于涂料的抗菌杀菌材料由以下重量份原料制成：90份改性纳米氧化锌、0.6份增稠剂、1.5份甘草酸二钾、8份活化剂、3份壳聚糖、1.5份聚二烯丙基二甲基氯化铵、160份去离子水。

所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将6份硅酸钠加入到26份水中，加热至70℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至25℃，将10份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理15min，加入0.7份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.15份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.25份异丙醇，加热至75℃，过滤，再用乙醇洗涤3次，烘干，研磨至50目得到所述的改性纳米氧化锌。

所述活化剂由以下重量份原料制成：6份柠檬酸、3份盐酸、2份硬脂酸、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、1份萘乙酸。

所述活化剂的制备方法为：在盐酸中，加入柠檬酸、硬脂酸，加热至60℃，搅拌均匀，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚、萘乙酸搅拌均匀，即得所述的活化剂。

所述的用于涂料的抗菌杀菌材料的制备方法，包含以下步骤：

（1）将羟乙基纤维素、甘草酸二钾、壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于去离子水中，加热至70℃，搅拌均匀；

（2）再加入改性纳米氧化锌、活化剂，搅拌均匀，干燥，即得所述的涂料抗菌杀菌材料。

所述搅拌步骤搅拌速率均为500rpm。

为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：

实施例4

实施例4与实施例1不同之处在于，改性纳米氧化锌制备参数不同，其它都相同。

所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将4份硅酸钠加入到24份水中，加热至60℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至20℃，将8份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理10min，加入0.5份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.1份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.1份异丙醇，加热至70℃，过滤，再用乙醇洗涤2次，烘干，研磨至50目得到所述的改性纳米氧化锌。

实施例5

实施例5与实施例1不同之处在于，改性纳米氧化锌制备参数不同，其它都相同。

所述改性纳米氧化锌的制备方法为：将8份硅酸钠加入到28份水中，加热至80℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液，降温至30℃，将12份纳米氧化锌加入到硅酸钠水溶液中，超声处理20min，加入0.8份硫酸铝，搅拌均匀，再加入0.2份三异硬脂酰基钛酸异丙酯、0.4份异丙醇，加热至80℃，过滤，再用乙醇洗涤4次，烘干，研磨至60目得到所述的改性纳米氧化锌。

对比例1

对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1不含有改性纳米氧化锌，其它都相同。

对比例2

对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2用纳米氧化锌替换改性纳米氧化锌，其它都相同。

对比例3

对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3不含有活化剂，其它都相同。

对比例4

对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4所述的活化剂由草酸和硅酸组成，草酸和硅酸的质量比为3:1。

为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：

1.将实施例1~5、对比例1~4所述的抗菌杀菌材料加入到涂料中制备成涂料，添加量为2%，按照GB/T21866-2008进行测试，GB/T21866-2008所述的检测方法仅为检测金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌，再根据GB/T21866-2008所述的方法，增加检测枯草哑炮杆菌、绿脓杆菌，检测结果见表1。

表1 抗菌测试结果

从表1中看出，本发明所述的抗菌灭菌材料在涂料中有很好的抗菌作用，其中实施例1有着最好的抗菌效果；对比实施例1与实施例2~3可知，不同的抗菌灭菌材料配方能够影响抗菌效果，其中实施例1为最佳配比；对比实施例1与实施例4~5可知，不同的改性纳米氧化锌制备参数能够影响抗菌效果，其中实施例1为最佳制备参数；对比实施例与对比例1~2可知，本发明所述的改性纳米氧化锌能够显著提高抗菌灭菌材料的抗菌性能；对比实施例1与对比例3~4可知，本发明所述的活化剂能够显著的提高抗菌灭菌材料的抗菌性能；其中改性纳米氧化锌影响效果大于活化剂。

2.抗老化性能检测，依照GB/T 1765-1979所述的方法进行检测，检测结果见表2。

表2 抗老化测试

从表2中看出，本发明所述的抗菌灭菌材料在涂料中有很好的抗老化效果，其中实施例1有着最好的抗老化效果；对比实施例1与实施例2~3可知，不同的抗菌灭菌材料配方能够影响抗老化效果，其中实施例1为最佳配比；对比实施例1与实施例4~5可知，不同的改性纳米氧化锌制备参数能够影响抗老化效果，其中实施例1为最佳制备参数；对比实施例与对比例1~2可知，本发明所述的改性纳米氧化锌能够显著提高抗菌灭菌材料的抗老化效果；对比实施例1与对比例3~4可知，本发明所述的活化剂能够显著的提高抗菌灭菌材料的抗老化效果；其中改性纳米氧化锌影响效果大于活化剂。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。