一种具有抗菌作用的船舶内舱涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及船舶内舱装饰涂料领域，进一步地说，是涉及一种具有抗菌作用的船舶内舱涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、船舶制造中大量使用内舱漆，用于内舱钢板和软包覆表面的装饰和防护。目前造船业中应用最多的内舱漆是溶剂型醇酸漆、普通水性丙烯酸内舱涂料、普通水性环氧内舱涂料。

2、船舶内舱空间狭小、涂装操作不便、通风不畅，内舱又为人员生活聚集区域，各种病菌和细菌交杂。内舱漆涂刷于舱室内壁，特别是绝缘层软包覆施工中，包覆布和绝缘隔热材料均为多孔材料，对油漆吸收量较大且易于将细菌封闭在多孔基材内部，造成舱室内长期存在油漆气味和大量细菌堆积，对在舱室内工作和生活的人员的身体健康也十分有害。因此研究开发环保抗菌型水性内舱漆以消除内舱漆施工中残余的病毒隐患、改善内舱室居住环境，提升船员生活质量，都具有重要意义。

3、目前，抗菌型内舱涂料大多数是以ag为抗菌载体；此类抗菌型内舱涂料，一方面，含有重金属，对于环境有一定危害；另一方面，存在抗菌效果维持时间短的问题，无法达到长效抗菌的技术效果。

技术实现思路

1、针对现有抗菌型内舱涂料存在的“无法长效抗菌(抗菌效果维持时间短)”的技术问题，本发明提供了一种对环境友好且施涂在船舶内舱表面上之后能达到长效安全抗菌性和装饰性于一体的内舱涂料及其制备方法和应用。

2、本发明的目的之一在于提供一种具有抗菌作用的涂料。所述具有抗菌作用的涂料由包括以下组分的原料制备而成；以原料总重为100重量份计，所述组分及其重量份如下：

3、水13-18重量份；

4、水性树脂乳液40-50重量份；

5、可见光光触媒抗菌剂0.1-3重量份；

6、助剂2.7-9.7重量份；

7、颜填料21-43重量份；

8、其中，水性树脂乳液选自水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液中的至少一种。

9、为了获得更好的综合效果(长效抗菌性和机械性能)，以原料总重为100重量份计，各组分的优选重量份如下：

10、水13-18重量份；

11、水性树脂乳液42-48重量份；

12、可见光光触媒抗菌剂0.5-2重量份；

13、助剂3-8重量份；

14、颜填料30-35重量份。

15、所述可见光光触媒抗菌剂能在可见光照射下产生强氧化性的物质(如羟基自由基、氧气等)，并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、细菌及病毒等。实验发现，在涂料的其他组分及用量相同的情况下，采用红磷/半导体光触媒抗菌剂的涂料的有效抗菌期限明显长于采用相同量的其他可见光光触媒抗菌剂的涂料的有效抗菌期限。因此，本技术的涂料优选采用红磷/半导体光触媒抗菌剂，其有效抗菌期限可达12个月以上。

16、具体地，所述红磷/半导体光触媒抗菌剂中红磷与半导体的重量比可以为1：1-2。所述红磷/半导体光触媒抗菌剂中半导体优选选自氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化钽、氧化钨、钒酸铋、钨酸铋、钼酸铋、铁酸铋、铁酸锌和氮化碳中的一种或组合。

17、所述红磷/半导体光触媒抗菌剂可以采用以下方法制备：通过焙烧或研磨将红磷与半导体混合均匀，形成所述红磷/半导体光触媒抗菌剂。根据本发明公开的实施例，所述红磷/半导体光触媒抗菌剂的制备方法包括：半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将其置于石英管中，抽真空后密封石英管，于200℃下焙烧48h，即可制得所述红磷/半导体光触媒抗菌剂。

18、上述具有抗菌作用的涂料，在涂料的其他组分及用量相同的情况下，采用水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液复配作为水性树脂乳液的涂料的附着性明显优于采用水性丙烯酸乳液或水性丙烯酸环氧杂化乳液作为水性树脂乳液的涂料的附着性。因此，上述具有抗菌作用的涂料，所述水性树脂乳液优选由水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液组成。以原料总重为100重量份计，水性丙烯酸乳液20-25重量份、水性丙烯酸环氧杂化乳液20-25重量份；优选地，水性丙烯酸乳液21-24重量份、水性丙烯酸环氧杂化乳液21-24重量份。

19、上述具有抗菌作用的涂料，当水性树脂乳液选自水性丙烯酸乳液或水性丙烯酸环氧杂化乳液时，所加入的红磷/半导体光触媒抗菌剂对涂料的耐腐蚀性没有改善作用。即，以水性丙烯酸乳液或水性丙烯酸环氧杂化乳液作为水性树脂乳液的涂料，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂前后，其耐腐蚀性没有变化。具体表现在，以水性丙烯酸乳液作为水性树脂乳液的涂料，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂前后，均存在闪锈的情况，其耐盐雾检测结果均为72h。以水性丙烯酸环氧杂化乳液作为水性树脂乳液的涂料，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂前后，均存在耐盐雾时间较短情况，其耐盐雾检测结果均为360h，不能满足现用船舶使用盐雾性能最低要求400h。

20、上述具有抗菌作用的涂料，当水性树脂乳液由水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液复配而成时，所加入的红磷/半导体光触媒抗菌剂对涂料的耐腐蚀性有明显改善作用。即，以水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液复配作为水性树脂乳液的涂料，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂前后，其耐腐蚀性明显改善。具体表现在，以水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液复配作为水性树脂乳液的涂料，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂前，其耐盐雾检测结果均为360h左右，画叉处腐蚀扩散大于5mm，在加入红磷/半导体光触媒抗菌剂后，其耐盐雾检测结果均为400h，画叉处腐蚀扩散小于2mm。

21、具体的，一种具有抗菌作用的涂料由包括以下组分的原料制备而成；以原料总重为100重量份计，所述组分及其重量份如下：

22、水13-18重量份；

23、水性丙烯酸乳液20-25重量份

24、水性丙烯酸环氧杂化乳液20-25重量份；

25、红磷/半导体光触媒抗菌剂0.5-3重量份；

26、助剂2.7-9.7重量份；

27、颜填料21-43重量份。

28、上述具有抗菌作用的涂料，所用助剂可以为现有任意一种以上能用于船舶内舱涂料的助剂；例如可以选自润湿分散剂、多功能助剂(市售，例如多功能助剂amp95)、消泡剂、净味成膜助剂、防冻剂、防闪蚀剂和增稠剂中的一种或组合。

29、上述助剂的用量为本领域的常规用量，技术人员可以依据实际情况调整。本发明中，可以优选：以原料总重为100重量份计，所述助剂包括润湿分散剂0.5-2重量份、多功能助剂0-0.2重量份、消泡剂0.5-1重量份、净味成膜助剂1-3重量份、防冻剂0.3-1重量份、防闪蚀剂0.1-0.5重量份、增稠剂0.3-2重量份。

30、上述具有抗菌作用的涂料，所用颜填料可以为现有任意一种以上能用于船舶内舱涂料的颜填料；例如可以选自钛白粉、硫酸钡、碳酸钙和色浆中的一种以上。颜填料用量为本领域的常规用量，技术人员可以依据实际情况调整。本发明中，可以优选：以原料总重为100重量份计，所述颜填料包括钛白粉5-15重量份、硫酸钡10-15重量份、碳酸钙3-8重量份和色浆3-5重量份。

31、所用颜填料中的钛白粉对涂料的抗菌效果有影响。普通钛白不具有抗菌性能，氮掺杂钛白粉可以协同光触媒抗菌剂作用实现增效抗菌(抗菌能力和抗菌有效期都有所提升)。因此，本发明优选采用氮掺杂钛白粉；更优选地，氮掺杂钛白粉中钛白粉与氮的摩尔比为1：1-5。

32、所述氮掺杂钛白粉可市购也可以采用现有方法自行制备。根据本发明公开的实施例，所述氮掺杂钛白粉的制备方法包括：钛白粉与尿素研磨混合后在450-600℃下空气中煅烧3小时以上，然后降温到室温，获得所述氮掺杂的钛白粉。

33、所用颜填料中的硫酸钡可以选用400-1250目的超细硫酸钡。

34、根据本发明公开的实施例，一种具有抗菌作用的涂料由包括以下组分的原料制备而成；以原料总重为100重量份计，所述组分及其重量份如下：

35、水13-18重量份；

36、水性丙烯酸乳液20-25重量份

37、水性丙烯酸环氧杂化乳液20-25重量份；

38、红磷/半导体光触媒抗菌剂0.5-3重量份；

39、润湿分散剂0.5-2重量份；

40、多功能助剂0-0.2重量份；

41、消泡剂0.5-1重量份；

42、净味成膜助剂1-3重量份；

43、防冻剂0.3-1重量份；

44、防闪蚀剂0.1-0.5重量份；

45、增稠剂0.3-2重量份；

46、氮掺杂钛白粉5-15重量份；

47、硫酸钡10-15重量份；

48、碳酸钙3-8重量份；

49、色浆3-5重量份。

50、上述具有抗菌作用的涂料，所用水性丙烯酸乳液的固含量为45-47wt％；所用水性丙烯酸环氧杂化乳液的固含量为45-52wt％。

51、本发明的目的之二在于提供一种发明目的之一提供的具有抗菌作用的涂料的制备方法。

52、所述具有抗菌作用的涂料的制备方法包括：将所述水、水性树脂乳液、可见光光触媒抗菌剂、助剂和颜填料混合均匀，即获得所述具有抗菌作用的涂料。根据本发明公开的实施例，所述具有抗菌作用的涂料的制备方法包括：在300-400r/min的条件下加入水、润湿分散剂、多功能助剂、部分消泡剂(优选一半)、钛白粉、硫酸钡、磷酸锌、碳酸钙，在1000-1200r/min高速分散30-45min；在500-600r/min的条件下加入剩余消泡剂、可见光光触媒抗菌剂、水性丙烯酸乳液、水性丙烯酸环氧杂化乳液、净味成膜助剂、防冻剂、防闪蚀剂、增稠剂、色浆，800-1000r/min搅拌15-30min，即获得所述具有抗菌作用的涂料。

53、本发明的目的之三在于提供一种发明目的之一提供的具有抗菌作用的涂料在船舶内舱领域的应用；具体的，可以应用于船舶的生活舱、驾驶舱、货物舱等。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果：

55、1、本发明的涂料添加有可见光光触媒抗菌剂，涂料施涂在船舶生活舱表面上之后，在可见光光照条件下可见光光触媒抗菌剂通过电子跃迁产生抗菌、抑菌、杀菌效果，在非光照条件下可见光光触媒抗菌剂电子恢复原状，从而达到长效安全抗菌性。

56、2、本发明的涂料进一步采用红磷/半导体光触媒抗菌剂，其有效抗菌周期进一步延长。

57、3、本发明的涂料进一步采用水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液作为成膜物质，可以提高涂料的附着性能，可以实现在不同基材上都具有良好的附着力。

58、4、本发明的涂料，在进一步采用水性丙烯酸乳液和水性丙烯酸环氧杂化乳液作为成膜物质的同时采用红磷/半导体光触媒抗菌剂，能显著提高涂料的耐腐蚀性。

59、5、本发明的涂料，对环境友好，具有长效安全抗菌性和装饰性。