一种多功能环保型涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种多功能环保型涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料是一种涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜的材料。涂料行业在国民经济发展和基础建设方面具有十分悠久的历史，为我国各项事业的发展提供了基本保障。由于城市化进程的不断加快以及人们对生活品质要求的不断提升，涂料在人们的日常生活中的地位越来越重要，其应用范围和使用量也逐年的扩大和提高。然而，传统的涂料在给人们带来美观的装饰的同时，对于环境的影响也逐渐引起了人们的重视。涂料行业目前已经被确认是大气污染的主要来源之一。通常情况下，传统涂料的制取采用有机物作为溶剂，在涂料的生产、加工以及使用过程中会释放出大量的挥发性有机物（voc）以及各种重金属离子，这无疑会对人们的身体健康和环境带来很大的危害。因此近年来，污染低或是无污染、施工条件简单和资源及能源消耗低的环保型涂料越来越受到人们的重视，环保型涂料是目前涂料工业发展的主要方向。目前各类无机、水性、粉末、高固体分、无溶剂、辐射固化等零/低vocs含量的环保涂料纷纷涌现，并逐步替代溶剂型涂料，从源头上减少vocs的产生。

2、为响应“绿色环保”可持续发展的生态环境需要，降低涂料中voc排放量，同时适应室内装修、商业场所、船舶等多个领域的抗菌、除甲醛、防腐、耐热等功能体系，开发一种既环保又具有多种功能的涂料成为当前涂料行业的重要研究方向。本发明旨在提供一种多功能环保型涂料及其制备方法，以解决传统涂料在环保性和功能性方面的不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种多功能环保涂料，该涂料采用特定组分作为基料同时辅以功能填料复合使用，通过特定的制备工艺制得。该涂料不仅可显著降低voc排放，同时还可以对环境中的有机污染物具有良好的吸附和降解性能，具有优异的环保性能，同时具备耐热、耐候、防腐、抗菌等多种功能。

2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种多功能环保型涂料，它是由以下重量份的原料制成：基料80-100份、钛白粉10-20份、功能填料6-15份、己二醇10-20份、聚二甲基硅氧烷1-3份、乳化剂1-3份、十二烷基苯磺酸钠3-5份、六偏磷酸钠3-5份、颜料5-8份；所述功能填料是由纳米氧化铜和改性纳米二氧化硅按照1：2的质量比组成；所述基料为水性聚氨酯与改性壳聚糖按照10：1的质量比组成。

4、优选的，所述改性壳聚糖是采用下述方法制备得到的：将1g壳聚糖溶解在50ml乙酸溶液中，向其中滴加20ml二茂铁甲醛的甲醇溶液，45℃下搅拌反应2h，得到改性壳聚糖。

5、优选的，所述乙酸溶液质量分数为1%；所述二茂铁甲醛的甲醇溶液的浓度为0.5g/ml。

6、优选的，所述改性纳米二氧化硅是采用下述方法制备的：

7、（1）将1g纳米二氧化硅分散于50ml去离子水中，磁力搅拌30min，得到二氧化硅分散液；

8、（2）将10mg聚丙烯胺盐酸盐溶于10ml氯化钠溶液中，然后将步骤（1）所得二氧化硅分散液加入其中，磁力搅拌3h后，离心得到聚丙烯胺盐酸盐包覆的纳米二氧化硅；

9、（3）将步骤（2）所得聚丙烯胺盐酸盐包覆的纳米二氧化硅分散在5ml去离子水中得到分散液a；

10、（4）将0.5 mg edc、0.6 mg nhs和5ml氯铝酞菁的dmf溶液混合，室温下磁力搅拌反应1h，然后将反应液与步骤（3）所得分散液a混合，磁力搅拌反应24h，反应结束后用去离子水反复离心清洗3次得到改性纳米二氧化硅。

11、优选的，所述步骤（1）中纳米二氧化硅粒径为50-60nm。

12、优选的，所述步骤（2）中氯化钠溶液浓度为2mmol/l。

13、优选的，所述步骤（4）中氯铝酞菁的dmf溶液浓度为0.25g/l。

14、优选的，所述纳米氧化铜是采用下述方法制备得到的：配置0.2mol/l的硫酸铜溶液，水浴加热至25℃，磁力搅拌下向其中缓慢加入2mol/l的氢氧化钠溶液，当溶液ph为11.0时停止滴加，继续搅拌反应30min；反应完成后经离心机离心分离得到沉淀物，将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗3次后，真空干燥10h后将干燥的沉淀物研磨成细粉，置于马弗炉中于350℃煅烧8h，得到纳米氧化铜。

15、本发明还提供了一种上述的多功能环保型涂料的制备方法，包括以下步骤：

16、s1：制备改性壳聚糖，将水性聚氨酯与改性壳聚糖按照质量比混合，高速分散机强力搅拌30min得到混合料1；

17、s2：按照配方量制备功能填料，将功能填料与混合料1混合，在55℃下，以300r/min的速度搅拌15min得到混合料2；

18、s3：将剩余物料与混合料2混合，然后用高速分散机强力搅拌15min，所得混合料液倒入研磨机中进行研磨，研磨至细度≤10μm即可得到多功能环保型涂料。

19、本发明所用试剂均为市售购买得到。发明所用颜料为炭黑、铁红或酞青蓝等常见无机或有机颜料。

20、壳聚糖具有独特的分子结构，是自然界唯一的碱性多糖，也是地球上数量最大的含氮有机化合物。其具有来源广、成本低，以及良好的生物相容性和降解性等特点，对环境友好，是目前最常用的天然抗菌剂之一。其丰富的储量和独特的生物活性使其成为生产生物质基聚氨酯的一种优良原料。本发明利用改性壳聚糖代替少部分水性聚氨酯，与水性聚氨酯物理共混作为涂料的基料，由于改性壳聚糖使用二茂铁作为改性材料，赋予了壳聚糖稳定的骨架结构，不仅可以提高壳聚糖的吸附性能，而且可以有效降解附近环境中的有机污染物。与此同时，本发明基料与功能填料二者协同作用，可以更好地吸附和除去环境中的有机污染物。

21、本发明功能填料中的改性纳米二氧化硅是通过使用聚丙烯胺盐酸盐和氯铝酞菁共同改性处理的，改性后的二氧化硅纳米粒子增强了对细菌生物膜的亲和力，从而提高纳米粒子抗菌的效果。由于聚丙烯胺盐酸盐可以促进二氧化硅纳米粒子与细菌生物膜之间的静电吸附，使氯铝酞菁更有效地渗透到生物膜内部，并在可见光照射下产生活性氧，从而有效地杀灭多种细菌。同时由于纳米二氧化硅的纳米结构使其具有较大的比表面积，对有机溶剂和有机物质有较强的吸附能力。而本发明所制备的纳米氧化铜具有较好的光催化活性，将改性纳米二氧化硅与纳米氧化铜按照特定比例复配作为功能填料使用后，二者协同作用，增强了涂料的抗菌抗氧化效果。

22、本发明的有益效果是：

23、1.本发明多功能环保涂料采用水性聚氨酯和天然生物基成分作为基料，不含或低含重金属、有机溶剂和其他有害物质，避免了使用时的空气污染和人体健康危害，减少了对人体健康和环境的影响。

24、2.本发明所使用的功能填料采用两种纳米粒子按照一定比例复配使用后，二者协同作用，可显著提高涂料的抗菌抗氧化效果；与此同时本发明基料与功能填料协同作用，可显著提高涂料吸附和降解环境中有机污染物的能力。

25、3.本发明涂料具有良好的附着性、耐热性、防腐性、抗菌性、耐久性，可在各种表面上使用，施工简单，易于维护和清洁。