抗菌型卷材涂料的研制

O前言 随着卷材涂料的发展,各种功能性卷材涂料已经成为今后卷材涂料发展的个方向。其中抗菌型卷材涂料具有非常广泛的应用领域,该产品属于种无毒,具有优良的抗菌性能的功能性涂料,具有突出…

O前言
随着卷材涂料的发展,各种功能性卷材涂料已经成为今后卷材涂料发展的个方向。其中抗菌型卷材涂料具有非常广泛的应用领域,该产品属于种无毒,具有优良的抗菌性能的功能性涂料,具有突出的抑菌性和杀菌性,能避免由细菌、霉菌繁殖造成的环境污染,减少对人体健康的影响。用其生产的抗菌型彩涂板能广泛应用于食品厂、酿造厂、制药厂、医院、宾馆、家庭等场所。

1实验研究
1.1抗菌剂的选择
抗菌剂的选择是比较重要的一个环节,不仅要求选用的抗菌剂具有优异的抗菌效果和良好的安全性,同时也要能满足卷材涂装时高温、高速的施工要求。常用的抗菌剂有3个系列,分别是天然系列、有机系列和无机系列。有机系列有很多种类,一般来说是与农药相似的制品,有些甚至可以诱发癌症。多为不稳定的物质,在温度到300度左右容易蒸发和分解。无机系列的抗菌剂由无机物质组成,即便是树脂成形的温度也不能影响它的功能;同时无机系列的抗菌剂的持续效果也比有机的抗菌剂要好,无机系列抗菌剂成分的银(Ag),铜(Cu期亚铅(zn)等也有更加优秀的安全性。金属离子杀菌活性按下列顺序递减Ag>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe。由于Hg、Cd、Pb和Cr的毒性大,实际上用作无机杀菌剂的金属主要为Ag、Cu和Zn,而Ag的杀菌能力比Cu大许多倍,比Zn大得更多。本产品中选用无机银锌复合抗菌剂,具有耐高温、不变色、添加量少、抗菌效果优良等特点。当抗菌剂中的金属离子吸附在细菌细胞膜上时,阳碍细菌对氨基酸、尿嘧啶等生长必需的营养物质的吸收,从而抑制细菌的生长,同时,金属离子的正电荷吸引细菌细胞膜表面的负电荷,阻止细菌的移动,使其失去营养而死亡,使涂料具有特殊的抗菌效果。

1.2树脂体系的选择
根据产品的设计要求,基料树脂必须能使制备的抗菌涂料具有卷材涂料的常规性能,如T弯、硬度、附着力、抗;中击、耐溶剂性等。以及要考虑到基料树脂与抗菌剂的润湿性等问题。在卷材涂料常用的基料树脂中,聚酯、氨基体系的综合性能良好,故选用聚酯、氨基体系作为制备抗菌涂料的主要成膜物质。目前用于卷材涂料的聚酯树脂的数均相对分子质量宜在5000~10000范围内,最好在5000~7500范围内。聚酯二元醣可由二元醇或多元醣与二元酸或多元酸缩聚反应形成。多元醇一般采用新戊二醇、1,6一已二醇、1,4一环已烷二甲醇、三羟甲基丙烷、2一甲基1,3一丙二醇。多元酸可以是脂肪族或芳香族,羧基也可以酐基式存在。适用的多元酸:苯酐、对苯二甲酸、间苯二甲酸、已二酸、偏苯三酸酐等。
多元酸和多元醇的反应式如式1:

聚酯树脂合成的配比和工艺如下:

合成工艺:将上述原料加人反应釜,慢慢加热,待熔融后加入反应催化剂,继续加热使反应达到一定程度,滴加回流溶剂,直至反应达到规定的酸值和粘度,然后对稀、过滤,备用。
树脂指标:
固含量
黏度(加氏管)
58%一62%
20~25S
酸价: <2mgKOH/g
聚酯分子两端羟基是通过在合成聚酯树脂时用过量二元醇来达到的。为使聚酯树脂呈现良好柔韧性,合成聚酯时最好采用脂肪族多元醇以及采用脂肪族或脂肪族/芳香族混合物的多元酸。用于制备热固性涂料的是会与聚酯的羟基端基反应的氨基交联剂。合适的物料有丁基化或甲基化脲醛树脂、丁基化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧甲基三聚氰胺,最适宜为六甲氧甲基三聚氰胺树脂。
其反应式如式2:

交联剂在最终涂料中质量范围一般为约5%~1 5%(以所有组分包括颜料等的质量计)。最适宜的加量是约为5%~1 O%(质量)。聚酯聚合物的分子量蒯氐,存在的端羟基数越大,使树脂适宜固化所需的交联剂也越大。反之,聚酯分子量越高,存在的端羟基数量相对就小。使树脂适宜固化所需的交链剂量也相对少一些。

1.3催化剂的选择
对于快速卷涂施工,一般采用空气温度在320。C一380。C、时间约2。~25s高温烘烤。一般说来,其实际金属温度至少要达到200。c,可使辊涂旖工达到足够的烘烤。所需烘烤条件也取决于涂料中所加催化剂的类型与浓度,以及所施涂漆膜的厚度。一般,漆膜越薄,涂料中催干剂浓度越高,固化就越容易,也即烘烤时间可越短和/或温度可越{氏,而选择合适的催化剂和品种是制漆的关键。主要品种有对甲苯磺酸、壬基苯磺酸、单和双烷基磷酸酯等。这些酸性催化剂可以是未封闭型的,也可与适当的封闭剂如胺类化合物一起使用。

1.4助剂和溶剂的选择
考虑到卷材涂装的要求和抗菌剂良好的分散效果,并改善涂料流平性和润湿性,增加补强性等,在涂料中添加有利于涂料的流平性和抗菌剂的分散性。溶剂采用芳烃溶剂与含氧溶剂的混合溶剂,如S100、S1 50、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单丁醚、DBE等。

1.5涂料的制备
抗菌剂添加比例对抗菌效果的影响见表1。

由上可以看出,抗菌剂的添加量小于1%时,涂料的抗菌率低于95%,当添加量超过1.5%时,涂料的抗菌率大于等于99.99%,而其它性能部达到了项目规定的指标。因此确立了抗菌涂料的最佳配方。
产品配方如下:


产品常规性能测试结果见表2。

经SGS测试产品达到日本工业JIS Z 2081 :2000的标准,SGS抗菌测试报告见图3

上海华源复合新材料有限公司采用我厂抗菌型卷材涂料生产的抗菌型铝塑板的SGS抗萄效果测试报告

3结语
根据以上数据显示,在卷材涂膜中加入无机银锌复合型抗菌剂达到了日本工业Js z 2081: 2000的标准.并且通过调整助剂保持了卷材涂膜各项性能的平衡

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