抗菌防黴抗藻防腐塗料及其應用的製作方法
2023-05-29 16:29:06 2
專利名稱：抗菌防黴抗藻防腐塗料及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防腐塗料及其應用，尤其涉及一種功能型防腐塗料及其應用。
背景技術：
長期以來，防腐塗料作為簡單而有效的防腐手段，廣泛用於國民經濟各個領域。但是隨著現代工業的發展，一批新興領域的出現和許多現代工程的興建，對防腐塗料的功能性提出了更高的要求。常用的防腐塗料已不能滿足這些需求。
當前和未來十幾年裡，我國將大範圍實施直飲水工程，即自來水廠將自來水進一步深度淨化處理，通過專用輸水管線輸送到居民用水點，其水質指標達到可直接飲用的標準。直飲水通過水泵、水箱、管道等輸水設備流經到達居民用水點之前，都會通過水管接縫點滲漏、金屬管道內壁鍍層脫落等方式遭受來自這些設備的汙染，即常說的「二次汙染」。二次汙染物包括加氯消毒副產物，供水管網腐蝕所溶出的金屬，管道、設備中孳生的細菌微生物及其代謝產物等。因此，儘管直飲水出水的水質很好，但在經受汙染之後，居民們仍然難以喝到放心的直飲水。為了解決這一問題，輸水管道和設備與水接觸的部分應塗上防腐塗料，有利於保證直飲水水質。在我國部分南方省市，由水源地(江、河、湖等水體)引水至水庫或自來水廠的原水輸水管道通常管徑有數米、總長上百公裡，其材質一般為混凝土，管道內壁較為粗糙，存在許多毛細孔；這些毛細孔為水中微生物和藻類的生長、繁殖提供了有利的條件，微生物和藻類侵入到混凝土管壁的毛細孔中生長繁殖，使管壁形成微生物膜和藻類膜，造成管道微生物和藻類的汙染，繼而造成水質汙染，還常有大量紅蟲、淡水殼菜、貝類等水生生物附著，使得正常的供水受到嚴重影響，原水挾帶的淡水殼菜、貝類等水生生物甚至危及自來水廠水處理設備的正常運行，每年停水期人工清理輸水管道內壁花費了大量人力、財力和物力。
中國專利01100491.6申請公開了一種「飲用水管道、容器內壁防腐塗料」，塗料是一種雙組分改性環氧樹脂塗料，該塗料一次噴塗可形成無毒幹膜，該申請認為這種幹膜平整而不流掛，所形成的幹膜堵塞了管壁的毛細孔，阻止了水中微生物的侵入，消除了其棲息和繁殖的場所，同時提高了管壁的光滑度，降低了摩阻係數，加大了水流速度，使水中的微生物難以在管壁上附著和蓄積，繼而避免了管壁上微生物膜的形成。雖然該申請所述的幹膜具有一定的抗微生物作用，但是時間較長(例如1個月以上)這種抗微生物的作用因為水管中流動的水中的雜質的存在，管壁逐漸變粗糙，微生物開始逐漸增加，從而不能從根本上解決飲用水的「二次汙染」難題，也不能長期抑制原水輸水管道內壁紅蟲、淡水殼菜、貝類等水生生物的附著、生長、繁殖，只能主要作為防腐塗料使用。
中國專利申請200310107832.5公開了一種「無毒的容器內壁塗料」，是一種以環氧樹脂為基料、聚醯胺為固化劑的無毒塗料，該塗料適用於船舶飲水艙、水箱、輸水管道內壁、糧倉、食品容器等的保護塗裝，該塗料也主要作為一種防腐塗料使用，並不具備長期的抗菌、防黴、抗藻等功能，不能從根本上解決飲用水的「二次汙染」難題。
發明內容
本發明的目的是提供一種使用中可防止飲用水「二次汙染」且功效保持時間較長的抗菌防黴抗藻防腐塗料以及該塗料的應用。
實現本發明目的中的提供一種抗菌防黴抗藻防腐塗料的技術方案是本防腐塗料包括主劑和固化劑，主劑和固化劑的重量配比是主劑142～280份，固化劑25～100份；主劑包括環氧樹脂、納米顏填料，納米無機抗菌防黴抗藻劑和有機溶劑，主劑的各組分的重量配比如下環氧樹脂100～120份，納米顏填料30～120份，納米無機抗菌防黴抗藻劑2～10份，有機溶劑10～30份。
上述主劑的製備方法是在環境溫度為5～50℃的室內和攪拌速度為400～1600轉/分鐘的攪拌條件下，將環氧樹脂和有機溶劑在反應釜中混合均勻，在環境溫度為5～50℃的室內和在攪拌速度為400～1600轉/分鐘的攪拌條件下，依次將納米顏填料和納米無機抗菌防黴抗藻劑加入反應釜中而使物料混合分散均勻，將該混合分散均勻的物料放入砂磨機中砂磨至細度≤2μm，砂磨後的物料即為主劑。
上述主劑中的環氧樹脂是環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51或環氧樹脂E-54，或者是環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51、環氧樹脂E-54中的二種、三種或或四種。納米顏填料是粒徑為20～100nm範圍內的鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽或氣相法二氧化矽，或者是粒徑為20～100nm範圍內的鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽、氣相法二氧化矽中的二種、三種或四種。無機抗菌防黴抗藻劑為納米無機抗菌防黴抗藻劑，且該納米無機抗菌防黴抗藻劑為納米複合無機抗菌滅藻劑和納米無機載銀抗菌劑的復配物，其重量份數比為1∶0.4至1∶2。有機溶劑為乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二種、三種或四種。
上述固化劑為聚醯胺固化劑650或改性胺固化劑T31，或者是兩者的混合物。
實現上述抗菌防黴抗藻防腐塗料的應用的技術方案是將主劑和固化劑按上述重量配比混合均勻，然後使其覆蓋在管道、容器或建築物的內壁上；所述的管道為直飲水輸水管道、自來水輸水管道或原水輸水管道，所述的容器為二次飲用水水箱，或者是食品、啤酒、飲料、醫藥衛生行業的各種貯存容器，所述的建築物為可存放水的建築物或可存放固體物品的建築物，所述的可存放水的建築物為飲用水水井、水處理構築物或水產養殖業水池，所述的可存放固體物品的建築物為各種食品倉庫或糧食倉庫；對於所述管道來說使這些管道具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用；對於所述容器或可存放水的建築物來說、這些容器或可存放水的建築物具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用；對於所述的可存放固體物品的建築物來說，使這些可存放固體物品的建築物具有抗菌、防黴和防腐蝕的作用。
本發明具有積極的效果(1)本發明的塗料符合國家有關部門制定的《生活飲用水輸配設備及防護材料安全性評價規範》(2001)和《船用飲水艙塗料通用技術條件》(GB5369-85)的相關要求，無毒，不會對人體造成危害。(2)本發明的塗料的主劑中的顏填料為納米顏填料，其它成分或者是液態物料，或者是粒徑也為納米級的分散狀態的物料，故整個塗料在使用時其體系中的顆粒的粒徑都比較小，因此施工性能較好，對各種基材均具有優良的附著力，可防止出現流掛現象，固化後的機械強度和防腐蝕性增強，按國家標準檢測在本發明塗料的一個實施例中其附著力(拉開法)為5.5Mpa、耐衝擊性為50kgf·cm、柔韌性為0.5mm；同時因本發明的塗料覆蓋在管道、容器或建築物的內壁上後，不但更好地堵塞了這些內壁的毛細孔，表面也更加光滑，內壁從光滑變為粗糙的時間也更長。(3)由於本發明的塗料中包含專門針對微生物和藻類的納米無機抗菌防黴抗藻劑，從而即使內壁覆蓋本發明的塗料的管道或容器的內壁表面開始變粗糙，微生物和藻類也不能在內壁上附著和蓄積；本發明的塗料對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率≥99％，防黴、抗藻等級均為0級，可防止飲用水「二次汙染」。由於本發明的塗料的抗藻效果較好，所以直接抑制了以藻類為營養的紅蟲、淡水殼菜、貝類等水生生物的生長、繁殖和在內壁表面的附著；同時因為本發明的納米無機抗菌防黴抗藻劑被固化在內壁幹膜中，在使用中可隨著幹膜的變化而逐漸釋放出來，故可起到長期有效的抗菌、防黴、抗藻作用，進而可起到長期的抑制內壁紅蟲、淡水殼菜、貝類等水生生物的作用，從根本上解決了需要對輸水管道和貯水容器的清洗問題，還為直飲水工程防護提供了基礎。(4)本發明的塗料便於工業化生產，因為其對各種基材均具有的優良的附著力，故不僅施工方便而且還可在水下及潮溼的基體表面進行塗裝；並且在生產和施工過程中對環境均無汙染，屬於綠色環保產品。(5)本發明的納米無機抗菌防黴抗藻劑可由納米複合無機抗菌滅藻劑和納米無機載銀抗菌劑復配製成，其中的納米複合無機抗菌滅藻劑主要用於抗菌和滅藻，納米無機載銀抗菌劑主要用於抗菌和防黴。
具體實施例方式
以下各實施例中，所涉及的主劑中的納米無機抗菌防黴抗藻劑為納米複合無機抗菌滅藻劑和納米無機載銀抗菌劑，其中的納米複合無機抗菌滅藻劑由山東正元納米材料工程有限公司生產，粒徑為80～90nm，急性經口毒性試驗結果LD50＞10000mg/kg，屬實際無毒級產品；納米無機載銀抗菌劑由西安康旺抗菌科技股份有限公司生產，粒徑為70～100nm，急性經口毒性試驗結果LD50＞5000mg/kg，屬實際無毒級產品。所涉及的主劑中的納米顏填料為鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽或氣相法二氧化矽，或者是鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽、氣相法二氧化矽中的二種、三種、四種或五種。其中的鈦白粉購於攀渝鈦業公司，粒徑為20～50nm，納米顏填料中的沉澱硫酸鋇購於宜昌恆大化工有限責任公司，粒徑為80～90nm，納米顏填料中的渭石粉購於淄博張店華齊精細化工廠，粒徑為80～100nm，納米顏填料中的沉澱二氧化矽購於浙江宇達化工有限公司，粒徑為20～30nm，納米顏填料中的氣相二氧化矽購於廣州吉必時科技實業有限公司，粒徑為20～30nm。所涉及的主劑中的有機溶劑為市售的乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二種、三種或四種。所涉及的主劑中的環氧樹脂是市售的環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51或環氧樹脂E-54，或者是環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51、環氧樹脂E-54中的二種、三種或或四種。所涉及的固化劑為市售的聚醯胺固化劑650或改性胺固化劑T31，或者是兩者的混合物。
(實施例1)1、本實施例塗料的組分包括主劑和固化劑，主劑中的環氧樹脂為環氧樹脂E-44，主劑中的納米顏填料為上述鈦白粉、沉澱二氧化矽、滑石粉和氣相二氧化矽，主劑中的納米無機抗菌防黴抗藻劑為上述納米複合無機抗菌滅藻劑(和納米無機載銀抗菌劑，主劑中的有機溶劑為乙醇；固化劑為聚醯胺固化劑650。各組份相應的重量配比(以重量份數表示)的數值見表1(表中符號「/」表示無)。
2、主劑的製備方法。在環境溫度為5～50℃的室內將環氧樹脂E-44和乙醇按上述重量配比加入反應釜中，在攪拌速度為400～1600轉/分鐘的攪拌條件下使環氧樹脂E-44和乙醇混合均勻，然後在同樣的室內溫度下依次按上述比例將鈦白粉、沉澱二氧化矽、滑石粉、氣相二氧化矽、納米複合無機抗菌滅藻劑和納米無機載銀抗菌劑加入反應釜中，在攪拌速度為400～1600分鐘轉的攪拌下高速分散均勻，將該混合分散均勻的物料從反應釜中取出放入砂磨機中，將該混合分散均勻的物料砂磨至細度≤2μm，砂磨後的物料即為主劑。將主劑計量，專門包裝。
3、按上述取固化劑聚醯胺固化劑650進行計量，進行另外的專門包裝。
4、分別包裝後的主劑和固化劑即為本實施例的塗料成品。
5、本實施例塗料的使用。在使用現場將主劑和固化劑打開包裝使用，按照主劑∶固化劑＝167∶120重量比配製，將主劑和固化劑混合均勻，然後採用噴塗方法施工，一次塗裝幹膜厚度可達300μm。
6、性能測試。按國家標準檢測本實施例的塗料耐衝擊性為50kgf·cm，柔韌性為0.5mm，防黴、抗藻等級均為0級，塗料的附著力(拉開法)及對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率具體見表1。
(實施例2至實施例48)實施例2至實施例48的塗料的組份及相應的重量配比(以重量份數表示)的數值見表1至表8，製備方法與實施例1基本相同，塗料的耐衝擊性為50kgf·cm，柔韌性為0.5mm，防黴、抗藻等級均為0級，塗料的附著力(拉開法)及對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率以及塗料的一次塗裝幹膜厚度具體見表1至表8。
(實施例49)按照實施例1至實施例12之一的使用，本實施例具體將實施例1至實施例12之一的塗料分別應用於覆蓋在管道的內壁上。所述的管道為直飲水輸水管道、自來水輸水管道或原水輸水管道。對於所述的管道來說，使這些管道具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用。
(實施例50)按照實施例13至實施例24之一的使用，本實施例具體將實施例13至實施例24之一的塗料分別應用於覆蓋在容器的內壁上。所述的容器為二次飲用水水箱，或者是食品、啤酒、飲料、醫藥衛生行業的各種貯存容器。對於所述的容器來說，使這些容器或可存放水的建築物具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用。
(實施例51)按照實施例25至實施例36之一的使用，本實施例具體將實施例25至實施例36之一的塗料應用於覆蓋在可存放水的建築物的內壁上。所述的可存放水的建築物為飲用水水井、水處理構築物或水產養殖業水池。對於所述的可存放水的建築物來說，使這些可存放水的建築物具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用。
(實施例52)按照實施例37至實施例48之一的使用，本實施例具體將實施例37至實施例48之一的塗料應用於覆蓋在可存放固體物品的建築物的內壁上。所述的可存放固體物品的建築物為各種食品倉庫或糧食倉庫；對於所述的可存放固體物品的建築物來說，使這些可放置固體物品的建築物具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用。
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
權利要求
1.一種抗菌防黴抗藻防腐塗料，包括主劑和固化劑，主劑和固化劑的重量配比是主劑142～280份，固化劑25～100份；主劑包括環氧樹脂、納米顏填料、納米無機抗菌防黴抗藻劑和有機溶劑，主劑的各組分的重量配比如下環氧樹脂100～120份，納米顏填料30～120份，納米無機抗菌防黴抗藻劑2～10份，有機溶劑10～30份。
2.根據權利要求1所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於主劑的製備方法是在環境溫度為5～50℃的室內和攪拌速度為400～1600轉/分鐘的攪拌條件下，將環氧樹脂和有機溶劑在反應釜中混合均勻，在環境溫度為5～50℃的室內和攪拌速度為400～1600轉/分鐘的攪拌條件下，依次將納米顏填料和納米無機抗菌防黴抗藻劑加入所述的反應釜中而使物料混合分散均勻，將該混合分散均勻的物料放入砂磨機中砂磨至細度≤2μm，砂磨後的物料即為主劑。
3.根據權利要求1所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於主劑中的環氧樹脂是環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51或環氧樹脂E-54，或者是環氧樹脂E-42、環氧樹脂E-44、環氧樹脂E-51、環氧樹脂E-54中的二種、三種或或四種。
4.根據權利要求1所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於主劑中的納米顏填料是粒徑為20～100nm範圍內的鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽或氣相法二氧化矽，或者是粒徑為20～100nm範圍內的鈦白粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、沉澱法二氧化矽、氣相法二氧化矽中的二種、三種、四種或五種。
5.根據權利要求1所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於主劑中的納米無機抗菌防黴抗藻劑為納米複合無機抗菌滅藻劑和納米無機載銀抗菌劑，兩者的重量份數比為1∶0.4至1∶2。
6.根據權利要求1所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於主劑中的有機溶劑為乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯，或者是乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的二種、三種或四種。
7.根據權利要求2所述抗菌防黴抗藻防腐塗料，其特徵在於固化劑為聚醯胺固化劑650或改性胺固化劑T31，或者是兩者的混合物。
8.由權利要求1所述的抗菌防黴抗藻防腐塗料的應用，將主劑和固化劑按所述的重量配比混合均勻，然後使其覆蓋在管道、容器或建築物的內壁上；所述的管道為直飲水輸水管道、自來水輸水管道或原水輸水管道，所述的容器為二次飲用水水箱，或者是食品、啤酒、飲料、醫藥衛生行業的各種貯存容器，所述的建築物為可存放水的建築物或可存放固體物品的建築物，所述的可存放水的建築物為飲用水水井、水處理構築物或水產養殖業水池，所述的可存放固體物品的建築物為各種食品倉庫或糧食倉庫；對於所述的管道來說，使這些管道具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用；對於所述的容器或可存放水的建築物來說，使這些容器或可存放水的建築物具有抗菌、防黴、抗藻和防腐蝕的作用，還具有抑制紅蟲、淡水殼菜和貝類水生生物的作用；對於所述的可存放固體物品的建築物來說，使這些可放置固體物品的建築物具有抗菌、防黴和防腐蝕的作用。
全文摘要
本發明涉及一種用於原水輸水管道、飲用水輸水管道、容器內壁的功能型防腐塗料及其應用。本發明的塗料可防止飲用水「二次汙染」，抑制原水輸水管道內壁紅蟲、淡水殼菜、貝類等水生生物的附著、生長、繁殖。本發明塗料由主劑和固化劑組成，主劑包括環氧樹脂、納米顏填料、納米無機抗菌防黴抗藻劑和有機溶劑。本發明的塗料符合國家有關規定的相關要求；該塗料對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌率≥99％，防黴、抗藻等級均為0級。本發明的塗料便於工業化生產，對各種基材均具有優良的附著力，可在水下及潮溼的基體表面進行塗裝；並且在生產和施工過程中對環境均無汙染，屬於綠色環保產品。
文檔編號C09D5/08GK1766020SQ200510126128
公開日2006年5月3日 申請日期2005年11月30日 優先權日2005年11月30日
發明者劉恆權, 李榮先, 繆國元, 劉紅波, 薛亞波, 張維麗, 楊建 申請人:深圳清華大學研究院, 江蘇晨光塗料有限公司