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CN105419530A - 石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法 - Google Patents

石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工涂料领域，尤其涉及一种石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法。包括以下成份：水、纤维素、润湿剂、防冻剂、增稠剂、消泡剂、钛白浆、填料浆、多功能胺助剂、乳液、杀菌剂、成膜助剂、流平剂、抗甲醛助剂、含银抗菌剂，所述含银抗菌剂为石墨烯纳米银分散液。本发明通过改进传统的配方，在配方中加入特制石墨烯纳米银分散液，具有抗菌作用。纳米银还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。当菌体失去活性后纳米银又会从菌体中游离出来重复进行杀菌活动，因此其可以保持长效抗菌。因而通过缓释Ag+，纳米银可发挥持久的抗菌效果。

Description

石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工涂料领域，尤其涉及一种石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法。
背景技术
银在抗菌应用可追溯到公元前,当时的人们就知道银可以加速创口愈合、防治感染、净化水质和保鲜防腐,用银器存放食物可以防止细菌生长、延长食物储存期。我国明代医学家李时珍在《本草纲目》中记述:银屑有安五脏、定心神、止惊悸、除邪气等作用,久服能轻身延年，生银味辛寒、无毒。西医中用银诊治有关疾病的记载也有100余年。
银元素具有所谓的微动力效应，只需要极少量的银离子，就可杀死与之接触的细菌、霉菌、孢子和真菌等微生物。多种金属的离子都具有抗菌作用，它们的抗菌能力大小顺序为:
Ag>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pd>Co>Zn>Fe，
常用的金属元素对人体的安全性排序为:
Ag>Co>Ni>Al>Zn>Cu＝Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca，
由于银颗粒的尺寸变小,颗粒表面的原子数量显著增加，甚至多于颗粒内部的原子数量，从而表现出一系列不同于块体银的优异性能,在导电浆料、杀菌、催化等方而得到了广泛应用。现代研究表明，具有二维片层结构的石墨烯同样具有一定的抗菌作用。
发明内容
本发明针对现有的抗菌涂料分解效果不好、分解效率低等技术问题，提出配方合理、工艺简单、分解效果好且分解效率高的石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案，
一种石墨烯纳米银抗菌涂料，按照重量份数包括以下成份：
其中，所述抗菌助剂为石墨烯纳米银分散液，石墨烯与纳米银的质量比为1：50～50:1。
作为优选，所述纤维素为羧甲基纤维素钠盐类纤维素；所述润湿剂为烷基芳基聚醚、玻珀酸二异辛酯酸盐中的任意一种；所述防冻剂为乙二醇、丙二醇中的任意一种；所述增稠剂为缔合型碱溶胀增稠剂或聚氨酯增稠剂中的至少一种；所述消泡剂为矿物碳氢化合物类消泡剂和/或非离子型烷基共聚物消泡剂；所述流平剂为为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸酯中的任意一种。
作为优选，成膜助剂为TEXANOL酯醇，填料浆为重质碳酸钙浆、高岭土、超细方解石粉、硅藻土、硫酸钡、云母粉中的至少一种。
作为优选，所述乳液为丙烯酸共聚物乳液、纯丙聚合物、苯丙乳液中的任意一种。
制备石墨烯纳米银抗菌涂料的方法，包括以下步骤：
(1)将水、纤维素、成膜助剂、消泡剂、杀菌剂、流平剂、抗菌助剂、防冻剂加入混合釜中并搅拌至混合均匀，得到混合液a；
(2)依次向混合液a中投入钛白浆、重质填料浆、乳液，并搅拌至混合均匀，得到混合液b；
(3)缓慢向混合液b中加入增稠剂，并搅拌至混合均匀即得到纳米银抗菌涂料成品。
作为优选，所述步骤(1)中搅拌时间为30min，搅拌速率为600～800转/min。
作为优选，所述步骤(2)中，搅拌时间为30min，搅拌速率为400～600转/min。
作为优选，所述步骤(3)中，搅拌时间为30min，搅拌速率为400～600转/min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,
本发明通过改进传统的配方，在配方中加入特制石墨烯纳米银分散液，当微量的纳米银到达微生物细胞膜时，缓慢释放出Ag+，由于细胞膜带负电，依靠库仑力，Ag+在很低的浓度下即能破坏细菌细胞膜或强烈的吸收细菌体中酶蛋白的巯基，并迅速结合在一起，降低原生物活性酶的活性，破坏细胞合成酶的活性细胞丧失分裂增殖能力而死亡，具有抗菌作用。纳米银还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。当菌体失去活性后纳米银又会从菌体中游离出来重复进行杀菌活动，因此其可以保持长效抗菌。因而通过缓释Ag+，纳米银可发挥持久的抗菌效果。另一方面，由于石墨烯二维片层结构，可穿透细菌细胞膜，杀死细菌，达到抗菌效果。此外，石墨烯纳米银抗菌剂由于石墨烯巨大的比表面积，可增强抗菌剂与细菌的接触面积，从而提高抗菌率，达到高效持久的抗菌效果。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供石墨烯纳米银质量分数为1‰的纳米银抗菌涂料及其制备方法。按重量分数包括以下成分：水18份；羧甲基纤维素钠盐0.1份；烷基芳基聚醚0.1份；丙二醇0.5份；缔合型碱溶胀增稠剂(CHECOATVT-183)0.2份；聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)0.2份；矿物碳氢化合物类消泡剂(CHECOATDF6684)0.1份；钛白浆5份；重质碳酸钙浆50份；多功能胺助剂(AMP-95)0.1份；丙烯酸共聚物乳液10份；成膜助剂(TEXANOL酯醇)0.2份；杀菌剂(科莱恩HF-I)0.1份；聚二甲基硅氧烷0.1份；抗菌助剂0.1份。
制备方法为：首先向搅拌罐内投入13g的水，然后通过搅拌依次加入羧甲基纤维素钠盐0.1g，成膜助剂(TEXANOL酯醇)0.2g，矿物碳氢化合物类消泡剂(CHECOATDF6684)0.1g，杀菌剂(科莱恩HF-I)0.1g，聚二甲基硅氧烷0.1g，抗菌助剂0.1g(石墨烯与纳米银的质量比为50：1)，丙二醇0.5g，按照600转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。然后将混合液输送至较大的搅拌罐内，然后依次向混合液中加入钛白浆5g，重质碳酸钙浆50g，丙烯酸共聚物乳液10g，按照400转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。按照1:1的比例(增稠剂与水)，将0.2g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变，待搅拌均匀后，按照1:2的比例，将0.2g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变。将剩余的水冲洗之前的小罐后，输送至大罐，进行搅拌，待搅拌均匀后，即得到成品石墨烯纳米银抗菌涂料。
实施例2，本实施例提供一种石墨烯纳米银分散液质量分数为3‰的纳米银抗菌涂料及其制备方法。按重量分数包括以下成分：水20份；羧甲基纤维素钠盐0.2份；玻珀酸二异辛酯酸酸盐0.2份；乙二醇1份；缔合型碱溶胀增稠剂(CHECOATVT-183)0.1份；聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)0.4份；非离子型烷基共聚物消泡剂(CHECOATDF9000)0.1份；钛白浆10份；硅藻土60份；多功能胺助剂(AMP-95)0.2份；纯丙聚合物10份；成膜助剂(TEXANOL酯醇)1份；杀菌剂(科莱恩HF-I)0.2份；烷基改性有机硅氧烷0.2份；抗菌助剂0.3份。
制备方法为：首先向搅拌罐内投入14g的水，然后通过搅拌依次加入羧甲基纤维素钠盐0.1g，成膜助剂(TEXANOL酯醇)1g，非离子型烷基共聚物消泡剂(CHECOATDF9000)0.1g，杀菌剂0.2g，烷基改性有机硅氧烷0.2g，抗菌助剂0.3g(石墨烯与纳米银的质量比为1：50)，乙二醇1g，按照800转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。然后将混合液输送至较大的搅拌罐内，然后依次向混合液中加入钛白浆10g，硅藻土60g，纯丙聚合物10g，按照400转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。按照1:1的比例(增稠剂与水)，将0.4g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变，待搅拌均匀后，按照1:2的比例，将0.1g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变。将剩余的水冲洗之前的小罐后，输送至大罐，进行搅拌，待搅拌均匀后，即得到成品石墨烯纳米银抗菌涂料。
实施例3，本实施例提供一种石墨烯纳米银分散液质量分数为5‰的石墨烯纳米银抗菌涂料及其制备方法。按照重量分数各物质成分为水15份；羧甲基纤维素钠盐0.2份；玻珀酸二异辛酯酸酸盐0.2份；丙二醇1份；缔合型碱溶胀增稠剂(CHECOATVT-183)0.2份；聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)0.2份；非离子型烷基共聚物消泡剂(CHECOATDF9000)和矿物碳氢化合物类消泡剂(CHECOATDF6684)共0.4份；钛白浆10份；超细方解石粉55份；多功能胺助剂(AMP-95)0.2份；苯丙乳液10份；成膜助剂(TEXANOL酯醇)1份；杀菌剂0.2份；氟改性丙烯酸酯0.5份；抗菌助剂0.5份。
制备方法为：首先向搅拌罐内投入12g的水，然后通过搅拌依次加入羧甲基纤维素钠盐0.2g，成膜助剂(TEXANOL酯醇)1g，非离子型烷基共聚物消泡剂(CHECOATDF9000)和矿物碳氢化合物类消泡剂(CHECOATDF6684)共0.4g，杀菌剂0.2g，氟改性丙烯酸酯0.5g，抗菌助剂0.5g(石墨烯与纳米银的质量比为1：1)，丙二醇1g，按照800转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。然后将混合液输送至较大的搅拌罐内，然后依次向混合液中加入钛白浆10g，超细方解石粉55g，苯丙乳液10g，按照400转/min的转速，搅拌30min后，得到混合均匀的混合液。按照1:1的比例(增稠剂与水)，将0.2g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变，待搅拌均匀后，按照1:2的比例，将0.2g的聚氨酯增稠剂(CHECOATVT-903)稀释，然后缓慢加入混合液中，搅拌均匀，搅拌的转速不变。将剩余的水冲洗之前的小罐后，输送至大罐，进行搅拌，待搅拌均匀后，即得到成品石墨烯纳米银抗菌涂料。
对实施例1～3提供的石墨烯纳米银抗菌涂料的性能以及涂料中有害成分含量进行检测，主要性能测试参照GB/T9756-2009内墙涂料国家标准，净化甲醛率测试方法执行JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的I类要求进行测试，抗菌性方法参照GB/T21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》执行。检测结果如表一和表二所示。
表一实施例1～3中制备的石墨烯纳米银抗菌涂料的性能检测
结果
表二实施例1～3提供的石墨烯纳米银抗菌涂料的有害成分含量检测结果
由上述表一和表二的检测结果可知，本发明提供的石墨烯纳米银抗菌涂料无论在单一性能和综合性能上均达到、超过国家标准，其中，甲醛的净化效率以及耐洗刷次数远远超过国家标准，甲醛净化效果显著。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种石墨烯纳米银抗菌涂料，其特征在于，按照重量份数包括以下成份：
其中，所述抗菌助剂为石墨烯纳米银分散液，石墨烯与纳米银的质量比为1：50～50:1。
2.根据权利要求1所述的石墨烯纳米银抗菌涂料，其特征在于，所述纤维素为羧甲基纤维素钠盐类纤维素；所述润湿剂为烷基芳基聚醚、玻珀酸二异辛酯酸盐中的任意一种；所述防冻剂为乙二醇、丙二醇中的任意一种；所述增稠剂为缔合型碱溶胀增稠剂或聚氨酯增稠剂中的至少一种；所述消泡剂为矿物碳氢化合物类消泡剂和/或非离子型烷基共聚物消泡剂；所述流平剂为为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的石墨烯纳米银抗菌涂料，其特征在于，所述成膜助剂为TEXANOL酯醇，填料浆为重质碳酸钙浆、高岭土、超细方解石粉、硅藻土、硫酸钡、云母粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的石墨烯纳米银抗菌涂料，其特征在于，所述乳液为丙烯酸共聚物乳液、纯丙聚合物、苯丙乳液中的任意一种。
5.制备权利要求1～4所述的石墨烯纳米银抗菌涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水、纤维素、成膜助剂、消泡剂、杀菌剂、流平剂、抗菌助剂、防冻剂加入混合釜中并搅拌至混合均匀，得到混合液a；
(2)依次向混合液a中投入钛白浆、重质填料浆、乳液，并搅拌至混合均匀，得到混合液b；
(3)缓慢向混合液b中加入增稠剂，并搅拌至混合均匀即得到纳米银抗菌涂料成品。
6.根据权利要求5所述的制备石墨烯纳米银抗菌涂料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌时间为30min，搅拌速率为600～800转/min。
7.根据权利要求5所述的制备石墨烯纳米银抗菌涂料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，搅拌时间为30min，搅拌速率为400～600转/min。
8.根据权利要求5所述的制备石墨烯纳米银抗菌涂料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，搅拌时间为30min，搅拌速率为400～600转/min。
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