專利名稱：涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種涂料及其制備方法，特別是有關(guān)于一種可短時間吸附分解室內(nèi)空氣中對人體有危害的化學(xué)物質(zhì)以達(dá)無害狀態(tài)，并可在涂覆表面上形成防霉抗菌效能的涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
如所知，一般建筑構(gòu)材在產(chǎn)制過程中，為了美觀及性能考量，常需添加各種化學(xué)物質(zhì)以達(dá)到涂裝、硬化、膠合及防腐等作用，而且一般室內(nèi)裝潢廣泛使用的建材包括表面涂裝材料，黏著劑，填縫劑(膠合地板、安裝地毯、壁紙、窗框、門等)以及溶劑(膠、漆、涂料等)等，均含有甲醛等發(fā)揮性的有機化合物(volatile organic compounds，VOC)，以致房屋裝修完成后，這些化學(xué)物質(zhì)隨著時間和溫度變化，大量地逸散在空氣中影響室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)；然而，據(jù)統(tǒng)計人們一生中約有超過90％以上的時間是處于廣義的建筑室內(nèi)空中，因此室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的良窳對人體的健康影響很大。
從許多研究報告中已經(jīng)證實，建材內(nèi)所含的VOC是室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的主要污染源之一，例如，經(jīng)調(diào)查顯示在一般新建成未裝修的住宅以及裝修不久的房屋內(nèi)，甲醛和其它有害氣體的檢出率為100％，而且是世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的最高容許濃度0.08mg/m3的40倍以上，在裝修5天后室內(nèi)的甲醛濃度也是標(biāo)準(zhǔn)值的30倍以上，即使6個月以后也超標(biāo)3倍以上，事實上，這些建材內(nèi)所含的甲醛等發(fā)揮性有機化合物的釋放期通?？梢蚤L達(dá)3～15年，換言之，它對室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的污染是非常長久的。此外，醫(yī)學(xué)研究報告更進(jìn)一步指出，前述甲醛等VOC是-種在常溫下可以蒸發(fā)的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產(chǎn)生急性損害，通常濃度達(dá)到0.01～1.6ppm范圍便會開始刺激眼睛，濃度達(dá)到2～3ppm便會讓眼睛產(chǎn)生刺痛感、10～20ppm則會嚴(yán)重流淚、危險濃度高達(dá)30ppm后便會危害生命，此外，VOC中有些化合物具有基因毒性，能引起機體免疫水平失調(diào)，以及殘害中樞神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的功能，造成身體變異性的傷害；由此可知，潛藏在室內(nèi)周遭的VOC對人體健康的嚴(yán)重危害實已不容忽視。
近年來為因應(yīng)室內(nèi)不良空氣品質(zhì)所引發(fā)的種種人體健康危機，及建筑裝潢行為所引致的甲醛等VOC逸散對室內(nèi)人員的健康危害，世界各主要先進(jìn)國家也多針對其建材與家具相關(guān)商品等，建立VOC逸散管制的規(guī)范與檢測機制。例如臺灣的環(huán)保署業(yè)已公布「室內(nèi)空氣品質(zhì)建議值」，日本厚生勞動省亦制定了「環(huán)境基本法」，來限定室內(nèi)的VOC濃度值，以便促進(jìn)降低室內(nèi)空氣污染、確保舒適健康的室內(nèi)空間。而面對人們高漲的環(huán)保意識，以及對健康、安全保障的強烈需求，提供不含有害物質(zhì)的室內(nèi)裝修涂料，甚至是具有消除VOC效能的涂料，已經(jīng)成為涂料產(chǎn)制業(yè)界的首要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可短時間吸附分解室內(nèi)空氣中對人體有危害的化學(xué)物質(zhì)以達(dá)無害狀態(tài)，并可在涂覆表面上形成防霉抗菌效能的涂料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的涂料，至少包含有甲殼素(Chitosan)以及用來結(jié)合(bind)前述甲殼素微粒子的聚乙烯醇(Poly Vinyl Alcohol，PVA)，并利用水(H2O)為主的溶劑予均勻調(diào)和成水性涂料混合液，由該甲殼素氨基(-NH2)來吸附空氣中的甲醛(HCHO)并予固定化達(dá)到凈化空氣效能。
所述的涂料，其中該甲殼素由含氮多醣類生物性高分子經(jīng)過高度去乙醯化反應(yīng)后所得到的聚葡萄醣胺。
所述的涂料，其中在涂料中該甲殼素占0.5％～5％重量。
所述的涂料，其中在涂料中該聚乙烯醇占5％～15％重量。
本發(fā)明提供的制備上述涂料的方法，其包含將聚乙烯醇(PVA)與水(H2O)混合盛裝在第一攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，將該混合物加熱升溫至約85℃繼續(xù)攪拌約100至140分鐘使聚乙烯醇完全溶解于水中，然后再將該混合物冷卻至室溫或30℃以下備用，據(jù)此調(diào)制成第一混合液；將甲殼素(Chitosan)與水(H2O)混合盛裝在第二攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，于連續(xù)攪拌運作中加入抗菌保存劑并持續(xù)攪拌2至5分鐘后，再以緩慢地添加方式加入有機酸，然后持續(xù)攪拌25至35分鐘使甲殼素完全溶解，據(jù)此調(diào)制成第二混合液；以及在前述第二混合液持續(xù)攪拌運作中，將前述第一混合液緩慢地加入到第二混合液中并持續(xù)攪拌25至35分鐘，使第一混合液與第二混合液均勻混合后，再令該攪拌操作漸次地減慢攪拌速度直到停止。
詳細(xì)地說，本發(fā)明由在涂料中所包含的甲殼素對甲醛等有害化學(xué)物質(zhì)的強大吸附并固定化的能力，使達(dá)到對室內(nèi)空氣的凈化效果。
根據(jù)本發(fā)明，該涂料中至少包含有甲殼素(Chitosan)以及用來結(jié)合(bind)前述甲殼素微粒子的聚乙烯醇(Poly Vinyl Alcohol，PVA)，并利用水(H2O)為主的溶劑予均勻調(diào)和呈水性涂料混合液。
最好，在涂料中甲殼素約占0.5％～5％重量，而聚乙烯醇則約占5％～15％重量。
且其中，該甲殼素由含氮多醣類生物性高分子～幾丁質(zhì)(chitin)經(jīng)過高度去乙醯化反應(yīng)(deacetylation，也就是將乙醯基去掉，形成胺基)后而得到的聚葡萄醣胺～幾丁聚醣(Chitosan)，這種甲殼素的氨基(-NH2)對甲醛(HCHO)等有害物質(zhì)特別具有高度吸附能力，因此可達(dá)空氣凈化效果，且其在生態(tài)系中有易于分解、易于再生的優(yōu)良特性，所以沒有造成二次污染的虞。而前述聚乙烯醇(PVA)則是一種具優(yōu)良水溶性，不會在表面上形成皮膜，且具生物分解性，又聚乙烯醇還具有卓越的耐油性、耐有機溶劑性，且聚乙烯醇也在急毒性、變異原性、皮膚刺激性的毒性實驗上被確認(rèn)出并未無問題；而且，本發(fā)明涂料是利用水為主的溶劑將前述甲殼素和聚乙烯醇均勻混合而成，涂料本身為完全不含VOC的水性混合液，因此涂裝使用上安全無害。
應(yīng)用本發(fā)明涂料來凈化室內(nèi)空氣時，是將該涂料以均勻地涂布在一表面，例如是建物的墻面或家具的表面上，并暴露于有害化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境中，該涂料在涂布表面會形成一透明薄膜，在該涂層薄膜中的甲殼素微粒子表面不會因水性乳膠(聚乙烯醇)而覆蓋，而且會露出一部份用以吸附環(huán)境中的有害化學(xué)物質(zhì)，以達(dá)空氣凈化和抗菌除霉的效果；在此，將由后附的參考圖來進(jìn)一步解析，說明本發(fā)明涂料中的甲殼素對于空氣凈化和抗菌除霉的作用原理如下分子式所示，該甲殼素具有氨基(-NH2) 而下列分子式則為聚乙烯醇 再請參閱圖1所示，前述甲殼素及聚乙烯醇被均勻混合，利用聚乙烯醇結(jié)合甲殼素微粒子以形成均勻混合且物性穩(wěn)定的涂料，由甲殼素的強大吸附有害物質(zhì)等功能性特長，可將甲醛、VOC或細(xì)菌吸附并將其轉(zhuǎn)換為無害的物質(zhì)。其作用機制詳述如下(1)涂料與甲醛的作用機制甲殼素的帶有正電荷的氨基(-NH2)，可吸附甲醛(HCHO)并固定化，因此可將空氣中有害化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)，達(dá)到空氣凈化目的；其反應(yīng)機構(gòu)為 (2)涂料與細(xì)菌的作用機制利用甲殼素的帶有正電荷的氨基(-NH2)與菌體表面負(fù)電荷部位結(jié)合，借著分子構(gòu)行展開后的長鏈造成菌體穿孔，細(xì)胞內(nèi)溶液流出而死亡，因此可以達(dá)到防霉抗菌效能。
基于前述解析說明可知，由本發(fā)明涂料吸附有害化學(xué)物質(zhì)，確可達(dá)改善室內(nèi)環(huán)境的效果；再者，非但形成本發(fā)明涂料的混合物原料，不會影響人體健康，也不因時間而起變化，而且本發(fā)明涂料可將甲醛、VOC或細(xì)菌吸附并將其轉(zhuǎn)換為水(H2O)及其它無害的物質(zhì)，因此反應(yīng)后的衍生物也不會對人體帶來不良影響，因此本發(fā)明涂料可謂是一種令人安心涂布于居住空間的安全涂料。
另外，本發(fā)明亦提供一種有關(guān)前述涂料的制備方法，其包含將聚乙烯醇(PVA)與水(H2O)混合盛裝在第一攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，將該混合物加熱升溫至約85℃繼續(xù)攪拌約100至140分鐘使聚乙烯醇完全溶解于水中，然后再將該混合物冷卻至室溫或30℃以下備用，據(jù)此調(diào)制成第一混合液；將甲殼素(Chitosan)與水(H2O)混合盛裝在第二攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，于連續(xù)攪拌運作中加入抗菌保存劑并持續(xù)攪拌約2至5分鐘后，再以緩慢地添加方式加入有機酸，以避免造成溶解不全或產(chǎn)生結(jié)塊狀態(tài)，然后持續(xù)攪拌約25至35分鐘使甲殼素完全溶解，據(jù)此調(diào)制成第二混合液；然后于前述第二混合液持續(xù)攪拌運作中，將前述第一混合液緩慢地加入到第二混合液中并持續(xù)攪拌約25至35分鐘，使第一混合液與第二混合液均勻混合后，再令該攪拌操作漸次地減慢攪拌速度直到停止，以避免在混合液中產(chǎn)生氣泡，最后再將完成均勻混合的涂料混合液加以分裝，并密封為涂料成品。
本發(fā)明并非局限于以上所述形式，很明顯地，就熟習(xí)此項技藝人士而言，在參考上述說明后，能有更多的改良與變化，是以，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護的范疇，并予陳明。而緊接于后將以一具體實施例繼續(xù)說明，以進(jìn)一步闡明本發(fā)明的創(chuàng)新特征。


圖1為本發(fā)明涂料吸附有害物質(zhì)的運作示意圖；以及圖2顯示本發(fā)明涂料去除甲醛氣體效果的甲醛濃度-時間變化圖表。
附件一為本發(fā)明涂料去除甲醛氣體效果的檢驗報告參考數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
本發(fā)明涂料包含甲殼素以及用來結(jié)合前述甲殼素微粒子的聚乙烯醇，并利用水為主的溶劑予均勻調(diào)和成水性涂料混合液。其中，該甲殼素乃采用由含氮多醣類生物性高分子經(jīng)過高度去乙醯化反應(yīng)后而得到的聚葡萄醣胺為原料；而該涂料的調(diào)制先將聚乙烯醇與水混合盛裝在第一攪拌槽中作約15分鐘的初步混合攪拌后，將該混合物加熱升溫至約85℃繼續(xù)攪拌約120分鐘使聚乙烯醇完全溶解于水中，然后再將該混合物冷卻至30℃以下備用；次將前述特別選用的甲殼素與水混合盛裝在第二攪拌槽中作約15分鐘的初步混合攪拌后，于連續(xù)攪拌運作中加入抗菌保存劑并持續(xù)攪拌約3分鐘后，再以緩慢地添加方式加入有機酸，以避免造成溶解不全或產(chǎn)生結(jié)塊狀態(tài)，然后持續(xù)攪拌約30分鐘使甲殼素完全溶解；然后接續(xù)前述攪拌運作，將前述聚乙烯醇混合液緩慢地加入到前述甲殼素混合液中并持續(xù)攪拌約30分鐘，使該二種混合液均勻混合后，再令該攪拌操作漸次地減慢攪拌速度直到停止，以避免在混合液中產(chǎn)生氣泡。
在前述涂料調(diào)制步驟中所添加的抗菌保存劑可以選用氨基甲酸酯碘或聚賴氨酸或山梨酸或聚磷酸鹽復(fù)鹽。另外，調(diào)制步驟中所添加的有機酸系用作為促進(jìn)該甲殼素溶解的目的，而該有機酸可以是稀醋酸或甲酸或乙酸或苯甲酸或乙二酸(草酸)或柳酸。
又，從諸多的試驗成果中得知，前述涂料混合液中在甲殼素約占0.5％～5％重量以及聚乙烯醇約占5％～15％重量時，具有最符合期待的特征。
將本發(fā)明涂料以涂布呈薄膜的方式暴露于有害化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境中，可達(dá)凈化空氣以及抗菌除霉的效果，主要是該涂料利用均勻分布在涂布薄膜表面的甲殼素的氨基(-NH2)來吸附甲醛(HCHO)并固定化，因此可將空氣中有害化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成水(H2O)及其它無害的物質(zhì)，達(dá)到空氣凈化目的，且藉由甲殼素的帶有正電荷的氨基(-NH2)與菌體表面負(fù)電荷部位結(jié)合來殺死細(xì)菌，因此在涂布薄膜表面可達(dá)到防霉抗菌效能。
從附件一的「超微量工業(yè)安全實驗室」(Ultra Trace & Industrial SafetyHygiene)的編號UE/2005/C0009-1的檢驗報告，以及依據(jù)該檢驗報告結(jié)論所制成的圖表(如圖2所示)可知，本發(fā)明涂料可在甲醛等有害氣體產(chǎn)生瞬間將其去除71.5％，于1小時后去除率更高達(dá)93％，其后持續(xù)保持并加強抑制速度，因此本發(fā)明涂料能高效率地凈化室內(nèi)有害化學(xué)物質(zhì)，其成效性已不容懷疑。
另外，由前述說明可知本發(fā)明涂料系利用水為主的溶劑將前述甲殼素和聚乙烯醇均勻混合而成，涂料本身為完全不含發(fā)揮性的有機化合物的水性混合液，因此涂裝使用時不會危害人體健康，也不因時間而起變化，而且本發(fā)明涂料可將甲醛、VOC或細(xì)菌吸附并將其轉(zhuǎn)換為水(H2O)及其它無害的物質(zhì)，因此反應(yīng)后的衍生物也不會對人體帶來不良影響；是故，此本發(fā)明涂料可謂是一種令人安心涂布于居住空間的安全涂料，對改善室內(nèi)環(huán)境及人體健康均可作出巨大的貢獻(xiàn)。
附件一
權(quán)利要求
1.一種涂料，至少包含有甲殼素以及用來結(jié)合前述甲殼素微粒子的聚乙烯醇，并利用水為主的溶劑予均勻調(diào)和成水性涂料混合液，由該甲殼素氨基來吸附空氣中的甲醛并予固定化達(dá)到凈化空氣效能。
2.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中該甲殼素由含氮多醣類生物性高分子經(jīng)過高度去乙醯化反應(yīng)后所得到的聚葡萄醣胺。
3.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中在涂料中該甲殼素占0.5％～5％重量。
4.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中在涂料中該聚乙烯醇占5％～15％重量。
5.一種涂料的制備方法，其包含將聚乙烯醇與水混合盛裝在第一攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，將該混合物加熱升溫至約85℃繼續(xù)攪拌約100至140分鐘使聚乙烯醇完全溶解于水中，然后再將該混合物冷卻至室溫或30℃以下備用，據(jù)此調(diào)制成第一混合液；將甲殼素與水混合盛裝在第二攪拌槽中作10至20分鐘的初步混合攪拌后，于連續(xù)攪拌運作中加入抗菌保存劑并持續(xù)攪拌2至5分鐘后，再以緩慢地添加方式加入有機酸，然后持續(xù)攪拌25至35分鐘使甲殼素完全溶解，據(jù)此調(diào)制成第二混合液；以及在前述第二混合液持續(xù)攪拌運作中，將前述第一混合液緩慢地加入到第二混合液中并持續(xù)攪拌25至35分鐘，使第一混合液與第二混合液均勻混合后，再令該攪拌操作漸次地減慢攪拌速度直到停止。
全文摘要
一種涂料及其制備方法，該涂料至少含有甲殼素以及用來結(jié)合前述甲殼素微粒子的聚乙烯醇，并利用水為主的溶劑予均勻調(diào)和成水性涂料混合液，由該甲殼素氨基來吸附空氣中的甲醛并予固定化達(dá)到凈化空氣及防霉抗菌效能；該涂料的制備方法包含將聚乙烯醇與水混合在溫度約85℃下持續(xù)攪拌直到聚乙烯醇完全溶解于水中，然后再將該混合物冷卻至30℃以下備用；將甲殼素與水混合攪拌并加入抗菌保存劑以及有機酸后，持續(xù)攪拌直到甲殼素完全溶解；然后將前述聚乙烯醇混合液緩慢地添加到前述甲殼素混合液中持續(xù)攪拌直到使該二種混合液均勻混合后，再令該攪拌操作漸次地減慢攪拌速度直到停止即可完成涂料的制備。
文檔編號C09D105/00GK101041756SQ20061005841
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者林益增, 林憲宗 申請人:林益增, 林憲宗