專利名稱：納米涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種涂料，尤其是關(guān)于一種抗菌、防污、高光澤的納米涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高，人們對室內(nèi)家具、家用電器及便攜式電子產(chǎn)品等表面的防污及高光澤等性能要求越來越高，并且對其抗菌性能以及居室空氣凈化等提出更高要求，而傳統(tǒng)涂料日益無法滿足需要。
傳統(tǒng)涂料的涂層一般包括底漆及面漆，底漆是整個涂層的開始，直接附著在基底表面，通常用于提供顏色、封固基底、增強面漆與基底的附著力等。面漆一般為透明本色漆或金屬閃光漆，其與底漆互相搭配使得整個涂層顯出高光澤感。該涂層的制作過程如下首先對基材表面進行處理，除去表面油污、脫模劑、灰塵、雜物；將底漆攪拌均勻；噴涂；常溫下靜止晾干10～20分鐘；在面漆中加入專用固化劑，與面漆一起攪拌均勻；噴涂；噴涂結(jié)束后晾干10～15分鐘，放進常溫烘箱，升溫至50-60度，保溫60分鐘，便可得到涂層。
但是，該傳統(tǒng)涂料防污能力差，使用過程中因手指接觸產(chǎn)生的汗?jié)n及外界灰塵附著等均會在其表面形成污物，并使其喪失原有的光澤，且這些污物經(jīng)長期累積、變質(zhì)后還會形成細菌等微生物，成為潛在傳染源并危害人類健康。
有鑒于此，提供一種抗菌、防污、高光澤的納米涂料及其制備方法實為必需。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實施例說明一種抗菌、防污、高光澤的納米涂料及其制備方法。
該納米涂料包括含量為30～50wt％的含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液及余量的溶劑。
該含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂的結(jié)構(gòu)式為 其中，R、R2均含碳原子數(shù)為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。
該納米顏料溶液中顏料粒子的粒徑小于等于191.4納米。
該納米銀原液中銀原子的粒徑為10納米。
另外，提供該種納米涂料的制備方法，其包括如下步驟制備濃度為15wt％的納米顏料溶液；將含量為30～50wt％的上述含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液依序添加于預(yù)先裝入所需溶劑的反應(yīng)器；及攪拌使其混合均勻。
與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)涂料相比，所述納米涂料形成的涂層含有與樹脂兼容性不佳且比重低的氟素側(cè)鏈，該氟素側(cè)鏈形成浮出涂層表面的針狀結(jié)構(gòu)層，該針狀結(jié)構(gòu)層具有表面張力低，疏水性佳的優(yōu)點。粒徑小于等于191.4納米的納米顏料與樹脂一起固化，使得該納米涂層表面形成微突起結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)有利于發(fā)生防污、疏水的“蓮花效應(yīng)”。并且，該納米涂料中的納米銀可持久抗菌，避免細菌等附著在工件表面而喪失原有的光澤并進而危害人類健康。因此，所述納米涂料具有抗菌、防污、高光澤等優(yōu)點。

圖1是所述納米涂料第一實施例所得涂層的原子力顯微鏡照片。
圖2是所述納米涂料第二實施例所得涂層的原子力顯微鏡照片。
具體實施方式
本發(fā)明實施例納米涂料包括含量為30～50wt％的含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液及余量的溶劑。
該含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂的含量優(yōu)選35～45wt％，其結(jié)構(gòu)式為 其中，R、R2均含碳原子數(shù)為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。
該納米顏料溶液的含量優(yōu)選0.1～4wt％，它是粒徑小于等于191.4納米的顏料粒子在丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene GlycolMonomethyl Ether Acetate，PMA)中形成的重量比濃度為15％的溶液，該顏料粒子是經(jīng)高速球磨機所研磨出的納米粉體，如碳黑等。
該納米銀原液的含量優(yōu)選0.05～1wt％，其銀原子的粒徑約為10納米，是由臺北達裕納米科技股份有限公司提供。該納米銀原液是納米銀在甲苯中形成的濃度為1400毫克/千克(即1400ppm)的溶液。
所謂原液是指工業(yè)生產(chǎn)并直接出售的未經(jīng)稀釋、純度非常高的產(chǎn)品，如對于酒精而言，工業(yè)生產(chǎn)的濃度為95％的酒精即為酒精原液。對于漂白水而言，工業(yè)生產(chǎn)的濃度為10％的漂白水即為漂白水原液。
為了得到較好的涂層外觀，該溶劑可采用二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、1-丁醇(1-Butanol)、醋酸丁酯(Butyl Acetate)或醋酸-2-乙氧乙酯(2-Ethoxyethyl Acetate)等的一種或幾種的組合。
所述納米涂料的制備，是首先制備濃度為15wt％的納米顏料溶液，該納米顏料粒徑小于等于191.4納米，溶劑選用丙二醇單甲醚乙酸酯；然后在常溫下將含量為30～50wt％的上述含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液依序添加于預(yù)先裝入所需溶劑的反應(yīng)器，并攪拌使其混合均勻。該攪拌優(yōu)選使用攪拌棒攪拌，若溶劑量較多且整個體系量不大時，可以采用電磁攪拌或超聲震蕩攪拌形式。攪拌時間視體系總量而定，可為幾個小時至一天以上。
所用溶劑可采用二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、1-丁醇(1-Butanol)、醋酸丁酯(Butyl Acetate)或醋酸-2-乙氧乙酯(2-Ethoxyethyl Acetate)等的一種或幾種的組合。
該納米涂料的使用方法包括如下步驟將攪拌好的混合物涂布在一工件表面，該涂布優(yōu)選使用噴涂工藝，此外，還可采用浸涂、刷涂等常規(guī)工藝，不同涂布工藝形成的涂層外觀可能會存在差異。
成膜，該工藝采用低溫?zé)崽幚沓赡?，?yōu)選為60～80℃的溫度，可采用送進烘箱或熱風(fēng)處理等方式，使溶劑揮發(fā)、固化，形成納米涂層。
為了進一步說明所述納米涂料及其制備方法，同時為了說明不同粒徑的納米顏料粒子對由該納米涂料最終形成的納米涂層的影響，下面列舉兩個實施例，并對形成的納米涂層的原子力顯微鏡照片進行對比分析。
所述納米涂料及其制備方法的第一實施例為首先制備濃度為15wt％的納米顏料溶液，該納米顏料粒徑為137.0納米，溶劑選用丙二醇單甲醚乙酸酯；然后于常溫下將含量為30wt％的上述含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為5wt％的納米顏料溶液、含量為2wt％的納米銀原液依序添加于預(yù)先裝入所需溶劑的反應(yīng)器，并攪拌使其混合均勻，形成納米涂料A。將所得的納米涂料A涂布在工件表面，在60℃熱處理成膜，形成一納米涂層A，其原子力顯微鏡照片如圖1所示。
所述納米涂料的第二實施例為首先制備濃度為15wt％的納米顏料溶液，該納米顏料粒徑為191.4納米，溶劑選用丙二醇單甲醚乙酸酯；然后于常溫下將含量為35wt％的上述含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為3wt％的納米顏料溶液、含量為1wt％的納米銀原液依序添加于預(yù)先裝入所需溶劑的反應(yīng)器，并攪拌使其混合均勻，形成納米涂料B。將所得的納米涂料B涂布在工件表面，在60℃熱處理成膜，形成一納米涂層B，其原子力顯微鏡照片如圖2所示。
在圖1與圖2所示的原子力顯微鏡照片中，浮出的針狀結(jié)構(gòu)為氟素側(cè)鏈從樹脂表面浮出所產(chǎn)生，該針狀結(jié)構(gòu)下方的微突起即為納米顏料粒子固化在樹脂涂層所產(chǎn)生。
在該形成的納米涂層中，因含有的氟素側(cè)鏈為強極性，與壓克力/硅樹脂的兼容性不佳，且該氟素的比重相比于該樹脂為低，從而在聚合反應(yīng)中該氟素側(cè)鏈從樹脂表面浮出，從而在涂層表層形成如圖1與圖2所示形成針狀結(jié)構(gòu)，該針狀結(jié)構(gòu)為具有低表面張力的氟系表層。該氟系表層因表面張力低，具有疏水性。
而該粒徑小于等于191.4nm的納米顏料粒子被包覆在所得納米涂層內(nèi)并均勻分散，固化后，表現(xiàn)為圖1與圖2中的微突起。
對比上述照片發(fā)現(xiàn)，當碳黑粒子的粒徑為137.0nm時，其利于“蓮花效應(yīng)”的結(jié)構(gòu)特征最為顯著，針狀結(jié)構(gòu)最為突出，表面的微突起也最明顯；而當粒徑為191.4nm時，該結(jié)構(gòu)特征不太明顯。因此，可以得出如下結(jié)論顏料粒子粒徑越小，越發(fā)生“蓮花效應(yīng)”效果越明顯，粒徑小于等于191.4nm有利于發(fā)生“蓮花效應(yīng)”。也就是說，顏料粒子的粒徑對于納米涂層的抗污防水效果及耐久性具有重要作用。
具有該種結(jié)構(gòu)的涂料體系類似于自然現(xiàn)象中發(fā)生“蓮花效應(yīng)”的結(jié)構(gòu)特征，具有抗污疏水的優(yōu)點。且粒徑越小，疏水能力越強，污物越不易附著在其表面，防污能力越好。
對于納米銀而言，其具有抗菌效果，且對人體無害。其抗菌機理為首先，細菌病原體是單細胞微生物，其藉由呼吸酶來維持生存，因酶蛋白具有巰基(-SH)，帶負電荷，銀遇到呼吸酶，產(chǎn)生活性，變成活性銀離子Ag+；其次，納米銀由于粒徑超細(僅10納米左右)，增加了與細菌的接觸面積；再次，當微量的銀離子到達細菌體細胞時，依靠庫侖引力，銀離子可強烈地吸引酶蛋白的巰基，使兩者牢固吸附。銀離子穿透細胞壁進入細胞內(nèi)，與巰基迅速結(jié)合、反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞細胞合成酶的活性，細胞喪失分裂增殖能力而死亡。銀離子還能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。當菌體失去活性后，銀離子又會從菌體中游離出來，重復(fù)進行殺菌活動，因此其抗菌效果持久。
Ag+殺菌過程示意圖如下 與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)涂料相比，所述納米涂料形成的涂層含有與樹脂兼容性不佳且比重低的氟素側(cè)鏈，該氟素側(cè)鏈形成浮出涂層表面的針狀結(jié)構(gòu)層，該針狀結(jié)構(gòu)層具有表面張力低，疏水性佳的優(yōu)點；粒徑小于等于191.4納米的納米顏料與樹脂一起固化，使得該納米涂層表面形成微突起結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)利于發(fā)生防污、疏水的“蓮花效應(yīng)”。并且，該納米涂料中的納米銀可持久抗菌，避免細菌等附著于工件表面而喪失原有的光澤并進而危害人類健康。因此，所述納米涂料具有抗菌、防污、高光澤等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種納米涂料，包括含量為30～50wt％的含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液及余量的溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂的結(jié)構(gòu)式為 其中，R、R2均含碳原子數(shù)為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。
3.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂的含量為35～45wt％。
4.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米顏料溶液的含量為0.1～4wt％。
5.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米顏料溶液的重量比濃度為15％。
6.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米顏料溶液中顏料粒子的粒徑小于等于191.4納米。
7.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米顏料溶液的溶劑為丙二醇單甲醚乙酸酯。
8.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米銀原液的含量為0.05～1wt％。
9.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米銀原液是納米銀在甲苯中形成的濃度為1400毫克/千克的溶液。
10.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該納米銀原液中銀原子的尺寸為10納米。
11.如權(quán)利要求1所述的納米涂料，其特征在于該溶劑為二甲苯、甲苯、1-丁醇、醋酸丁酯或醋酸-2-乙氧乙酯等的一種或幾種的組合。
12.一種納米涂料的制備方法，其包括如下步驟制備濃度為15wt％的納米顏料溶液；將含量為30～50wt％的具有如權(quán)利要求2所述結(jié)構(gòu)式的含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液依序添加于預(yù)先裝入所需溶劑的反應(yīng)器；及攪拌使其混合均勻。
13.如權(quán)利要求12所述的納米涂料的制備方法，其特征在于該顏料粒子粒徑小于等于191.4nm。
14.如權(quán)利要求12所述的納米涂料的制備方法，其特征在于該溶劑為二甲苯、甲苯、1-丁醇、醋酸丁酯或醋酸-2-乙氧乙酯等的一種或幾種的組合。
15.如權(quán)利要求12所述的納米涂料的制備方法，其特征在于該攪拌為攪拌棒攪拌或超聲波震蕩攪拌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米涂料，包括含量為30～50wt％的含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂、含量為0.1～5wt％的納米顏料溶液、含量為0.05～2wt％的納米銀原液及余量的溶劑。該含氟素側(cè)鏈的壓克力/硅樹脂的結(jié)構(gòu)式為右下式，其中，R、R
文檔編號C09D5/00GK1931939SQ20051003734
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者何紀壯, 蕭博元 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司