一种长效抗病毒涂料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑涂料，具体地说是一种长效抗病毒涂料及其制备方法。

背景技术：

1、建筑涂料是涂料的重要组成部分，按照其特性可以分为装饰性涂料和功能性涂料。现阶段在功能性抗菌涂料方面，通过抑制和杀死罐内细菌与微生物的成长，并且通过杀死或减少附着在涂层表面的微生物，从而防止细菌传播和微生物成膜已经进行了大量的研究。但是，对于涂料本身具有环保抗病毒性的研究性很少。近年来，人们对于病菌的不断认识与传播的重视，从而对于研究环保抗病毒性涂料的发展方向，具有广阔的市场前景。

2、目前市面上的抗病毒涂料主要分为两种：(1)成膜物质为水性乳液，在配方体系中加入抗病毒物质，制得抗病毒涂料；(2)成膜物质为丙烯酸树脂和环氧树脂双组分，在配方体系中加入抗病毒物质，制得抗病毒涂料。其中，水性乳液抗病毒涂料的稳定性差，而双组分树脂抗病毒涂料的环保性差。

3、因此，亟需开发一种兼顾稳定性和环保型的长效抗病毒涂料及其制备方法。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种长效抗病毒涂料及其制备方法。本发明采用环保型硅溶胶同硅酸钾复配制膜，保证其稳定与环保性，并在涂料体系中添加沸石载银抗病毒助剂和含有抗病毒材料(改性纳米tio2与纳米cufeo2颗粒)的功能性粉料，最终制得的无机抗病毒涂料具有环保和长效抗病毒的特点。再通过添加亲水性扩链剂n-羟基二乙醇胺，起到改善漆膜柔韧性的作用，最终提高这无机涂料的弹性，使其稳定。最终延长其漆膜的使用寿命，从而延长了抗病毒的时效性。通过添加抗病毒粉料和沸石载银抗病毒助剂搭配使用，使漆膜的抗病毒性与抗病毒耐久性强。本发明环保方面需符合hj2537-2022《环境标志产品技术要求水性涂料》、无机性能方面符合jg/t26《建筑内外墙用液态无机涂料》、抗病毒性能方面符合t/cncia 01014-2020《抗菌及抗病毒涂料》的要求。

2、本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

3、一种长效抗病毒涂料，其特征在于，包括按质量百分比计的以下组分：

4、

5、优选地，所述硅溶胶溶液是科翰的硅溶胶溶液khzcm-30；所述硅酸钾溶液是西谱森化学的纳米改性硅酸钾ks33；所述硅溶胶与硅酸钾之间的粘结为分子级的化学键合(-si-o-si-)，纳米改性的硅酸钾液体分散并包裹在平均粒径为10-20nm的硅溶胶胶体粒子之间，硅酸钾的强碱性对硅溶胶的胶体粒子(sio2)表面先有一定深度的溶合渗入，再发生而固化成膜。

6、硅溶胶的ph值一般在8.0-9.5之间，较硅酸钾(ph值为11-13)低得多，硅溶胶复配硅酸钾后混合液的ph值会稍低，配制出的涂料ph值一般在最理想的11.0-11.5之间，这样增加了使用的安全性。从而配方无需添加有机溶剂成膜，最终满足净味环保的要求。

7、优选地，所述抗病毒粉料是二氧化硅气凝胶对分散好的抗病毒材料进行包裹制得功能性粉料；所述抗病毒材料为改性纳米tio2与纳米cufeo2颗粒。

8、抗病毒粉末(tio2-sio2-cufeo2)：溶胶-凝胶法制得的二氧化硅同步包覆气相法制得的纳米tio2与溶胶-凝胶法制得的纳米cufeo2颗粒，物化反应制得的。

9、所述抗病毒粉料通过以下步骤制备而成：

10、(1)在二氧化硅的前驱体硅烷类化合物、溶剂和催化剂溶胶-凝胶法制二氧化硅过程时，硅烷类化合物表面有大量的羟基，利用硅烷类化合物表面羟基的反应活性，加入能与凝胶表面硅羟基发生化学反应的纳米级tio2与纳米级cufeo2颗粒，在120℃-150℃之间进行羟基反应，通过控制反应温度和时间来制得合适的包覆层厚度，制得的粉末粒径为1-15um；其中，硅烷类化合物:纳米级tio2:纳米级cufeo2的质量比为10:1:9；

11、(2)对制得的粉末进行去离子水洗涤与分离，以去除未反应的化合物和杂质；再进行干燥和真空浸渍，制得tio2-sio2-cufeo2抗病毒粉料。

12、优选地，所述硅烷类化合物是四乙氧基硅烷。所述溶剂为去离子水，溶剂适量。所述催化剂为ph调节剂，催化剂调节反应体系ph为5-6，使硅烷类化合物发生水解和缩合反应。所述纳米级tio2是气相法制得的纳米tio2。所述纳米级cufeo2颗粒是溶胶-凝胶法制得的纳米cufeo2。

13、更优选地，气相法制得的纳米tio2：将钛源在高温下氧化为二氧化钛蒸汽，通过气相反应形成纳米二氧化钛。赢创-工业级气相二氧化钛aeroxide tio2 p25，粒径：20-25nm，供应商：上海臻丽拾网络科技有限公司。

14、更优选地，溶胶-凝胶法制得的纳米cufeo2：将氢氧化钾和氢氧化钠按照摩尔比0.8∶1～1∶1.2加入特氟龙塑料罐中，再加入铜盐和铁盐，铜和铁原子比1∶1，加入草酸盐，用玻璃棒搅拌混合均匀后放入190～220℃恒温烘箱中静置反应6～12小时；洗涤干燥得到cufeo2纳米结构(300-600nm)。铜盐是氯化铜、硝酸铜、乙酸铜中的一种或其组合。铁盐是氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、对甲苯磺酸铁中的一种或其组合。草酸盐是草酸钠、草酸钾中的一种或其组合。可以采购自供应商：合肥萃励新材料科技有限公司。

15、抗病毒粉料通过其金属离子直接接触带负电荷的病毒，通过库伦引力牢固吸附，使其进行官能团反应，破坏其结构，最终达到抗病毒功效，并延长该无机涂料漆膜的抗病毒性。

16、优选地，所述抗病毒助剂是沸石载银抗病毒助剂。沸石是天然矿物，其主要成分是硅酸盐和铝酸盐，所述沸石载银抗病毒助剂通过物理吸附和离子交换将抗病毒性最强的银离子载于沸石上制得。该抗病毒助剂通过其金属离子直接接触带负电荷的病毒，通过库伦引力牢固吸附，使其进行官能团反应，破坏其结构；另一原理是金属离子渗透进病毒内部，破坏其结构，最终达到抗病毒功效，并延长该无机涂料漆膜的抗病毒性。

17、n-羟基二乙醇胺，是亲水性扩链剂，起到改善无机涂料的韧性的作用。由于在无机涂料中添加了抗病毒粉料，虽然增加了漆膜的抗病毒性，但会影响漆膜的柔韧性。从而，通过添加这亲水性扩链剂n-羟基二乙醇胺，起到改善漆膜柔韧性的作用，最终提高这无机涂料的弹性，使其稳定。最终延长其漆膜的使用寿命，从而延长了抗病毒的时效性。

18、优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素，增稠剂可以稳定涂料的贮存状态。

19、优选地，所述多功能助剂为ph调节剂。

20、优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，有利于颜填料的分散。

21、优选地，所述消泡剂为矿物油消泡剂，有利于涂料的施工性，不影响漆膜的外观。

22、优选地，所述润湿剂为非离子表面活性剂，有利于颜填料分散后的稳定性。

23、优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉；

24、优选地，所述填料为700目重质碳酸钙和煅烧高岭土，有利于涂料贮存的稳定及施工性

25、优选地，所述杀菌防腐剂为异噻唑啉酮类(cit+mit)杀菌剂和苯并异噻唑酮类(bit)杀菌剂，有利于涂料的储存性能。

26、优选地，所述防霉剂为异噻唑酮类防霉剂，有利于漆膜的防霉性

27、优选地，所述流平改性剂为聚氨酯，有利于涂料的施工性、手感和漆膜的表观。

28、本发明的另一目的在于公开上述长效抗病毒涂料的制备方法，包括以下步骤：

29、(1)将纯水、增稠剂、多功能助剂加入反应釜，低速搅拌15-20分钟，待增稠剂完全溶胀；

30、(2)加入分散剂、润湿剂、部分消泡剂，中速搅拌10-20分钟；

31、(3)加入抗病毒粉料，高速搅拌1-2分钟，搅拌均匀；

32、(4)加入钛白粉、填料，高速搅拌15-20分钟，待细度≤50um；

33、(5)加入硅溶胶溶液，中速搅拌3-5分钟；

34、(6)加入硅酸钾溶液，中速搅拌5-10分钟；

35、(7)加入亲水性扩链剂n-羟基二乙醇胺，中速搅拌1-2分钟；

36、(8)加入抗病毒剂，中速搅拌1-2分钟；

37、(9)加入杀菌剂防腐剂、防霉剂和余量消泡剂，中速搅拌3-5分钟；

38、(10)加入流变改性剂，中速搅拌3-5分钟，即可得成品。

39、其中，低速为500-800转/分钟，中速为1000-1200转/分钟，高速为1500-1800转/分钟。步骤(2)中添加的部分消泡剂占消泡剂总质量的1/3-3/4。

40、本发明工作原理如下：

41、第一，本发明的硅溶胶与硅酸钾之间的粘结则为分子级的化学键合(-si-o-si-)，纳米改性的硅酸钾液体分散并包裹在平均粒径10-20nm的硅溶胶胶体粒子之间，硅酸钾的强碱性对硅溶胶的胶体粒子(sio2)表面先有一定深度的溶合渗入，再发生缩合聚合而固化成膜，富有极强的粘结力。硅溶胶的ph值一般在8.0-9.5之间，较硅酸钾(ph 11-13)低得多，硅溶胶复配硅酸钾后混合液的ph值会稍低，配制出的涂料ph值一般在最理想的11.0-11.5之间，这样增加了使用的安全性，从而配方无需添加有机溶剂成膜，最终满足净味环保的要求。

42、第二，本发明的抗病毒粉料是二氧化硅气凝胶对分散好的抗病毒材料(改性纳米tio2与纳米cufeo颗粒)进行包裹制得功能性粉料。该抗病毒粉料：通过其金属离子直接接触带负电荷的病毒，通过库伦引力牢固吸附，使其进行官能团反应，破坏其结构，最终达到抗病毒功效，并延长该无机涂料漆膜的抗病毒性。

43、第三，所述的抗病毒助剂是沸石载银抗病毒助剂。沸石是天然矿物，其主要成分是硅酸盐和铝酸盐，通过物理吸附和离子交换将抗病毒性最强的银离子载于沸石上。该抗病毒助剂：通过其金属离子直接接触带负电荷的病毒，通过库伦引力牢固吸附，使其进行官能团反应，破坏其结构；另一原理金属离子渗透进病毒内部，破坏其结构，最终达到抗病毒功效，并延长该无机涂料漆膜的抗病毒性。

44、第四，本发明的n-羟基二乙醇胺是亲水性扩链剂，起到改善无机涂料的韧性。由于在无机涂料中添加了抗病毒粉料，虽然增加了漆膜的抗病毒性，但会影响漆膜的柔韧性。从而，通过添加这亲水性扩链剂n-羟基二乙醇胺，起到改善漆膜柔韧性的作用，最终提高这无机涂料的弹性，使其稳定。最终延长其漆膜的使用寿命，从而延长了抗病毒的时效性。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

46、本发明硅溶胶与硅酸钾之间的粘结则为分子级的化学键合(-si-o-si-)，富有极强的粘结力。有利于成膜、净味和环保；

47、本发明抗病毒粉料是二氧化硅气凝胶对分散好的抗病毒材料(改性纳米tio2与纳米cufeo颗粒)进行包裹，制得功能性粉料，抗病毒助剂是沸石载银抗病毒助剂。从而，提高了漆膜的长效抗病毒性。

48、本发明使用的亲水性扩链剂n-羟基二乙醇胺，起到改善无机涂料的韧性，使其稳定，最终延长其漆膜的使用寿命。