一種抗菌塗料及透氣抗菌膜及其防水透氣抗菌性薄膜的製作方法

2023-07-03 14:12:06 3

本發明涉及建築薄膜技術領域，尤其涉及一種抗菌塗料，還涉及一種透氣抗菌膜，還涉及一種包含透氣抗菌膜層的防水透氣抗菌性薄膜。

背景技術：

在建築業中的房屋透氣隔水層中，經常用到透氣薄膜，用來提高在磚石裡面的隔熱材料的壽命和建築本身隔熱性能，另外在一些木質結構的建築中也將其用作防潮防水材料，主要把它鋪在頂棚裡面或者將牆裡面的隔熱材料裹在內外。防水透氣膜是一種新型的高分子防水材料，技術要求要比一般的防水材料高的多；同時防水透氣膜也具有其他防水材料所不具備的功能性特點。防水透氣膜在加強建築氣密性、水密性的同時，可使結構內部水汽迅速排出，避免結構孳生黴菌，保護物業價值，是一種健康環保的新型節能材料。

目前，主流的防水透氣膜由聚丙烯面料、高分子透汽膜、網格加強筋和聚丙烯通過熱熔膠複合而成。由於防水透氣膜要在高溫、紫外輻射等各種嚴酷條件，在建築外部使用幾十年，所以防水透氣膜各層之間的粘結強度顯得尤為重要。現有技術中通常採用通用的EVOH樹脂進行粘結，而通用EVOH樹脂的粘結效果不是令人很滿意樹脂，EVOH對大多數聚合物附著力較差，因此需要設計特殊的粘合樹脂，提高防水透氣膜各層之間的粘結強度。

例如中國專利申請號為028205154的專利公開了一種基於無定形聚-α-烯烴和間同聚丙烯共聚物的熱熔型粘合劑組合物，這種組合物中包含約15～80重量％的SPP/APAO混合物、約15～65重量％兼容增粘劑、約0～35重量％的增塑劑、約0～3重量％的穩定劑，以及任選碲約0～30重量％的蠟。這種粘合劑絡合物可以用於大量的應用，例如一次性無紡布衛生用品、紙張加工、軟包裝、木材加工、紙板箱和包裝箱封條、標籤和其他裝配應用中。但是這種粘合樹脂並不能滿足建築領域應用時的需要，使用在建築領域的防水透氣膜上時剝離強度低、在高溫和紫外輻射下的使用壽命短等問題均存在。

在例如中國專利CN202658743U公開了一種建築用複合透氣薄膜，其特徵在於：包括從上至下依次複合而成的上層(1)、中層(2)、下層(3)，所述上層(1)和下層(3)均為無紡布層，中層(2)為PE透氣膜層。所述上層(1)、中層(2)與下層(3)採用熱熔膠點式或網狀式粘合。該技術方案中雖然也是採用了三層結構，且通過熱熔膠點式或網狀式粘合，但是薄膜本身厚度較大，防滲能力好的同時，透氣效果不佳。

技術實現要素：

為克服現有技術中存在的建築薄膜透氣防水效果不佳，抗菌性功能持續時間短，以及抗菌效果不佳的問題，本發明提供了一種抗菌塗料及透氣抗菌膜及其防水透氣抗菌性薄膜。

本發明採用的技術方案為：一種抗菌塗料，其創新點在於：包括以下重量份：甲基丙烯酸甲酯：16-20份；丙烯酸丁酯：12-14份；納米TiO：1-2份；甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉：3-5份；羥丙烯酸樹脂：1-2份；聚氧乙烯醚：2-4份；乳化劑：1-1.5份；去離子水：50-70份；pH調節劑：1-5份；成膜助劑：1-5份。

在此基礎上，包括以下重量份：甲基丙烯酸甲酯：18份；丙烯酸丁酯：13份；納米TiO：2份；甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉：4份；羥丙烯酸樹脂：2份；聚氧乙烯醚：3份；乳化劑：1.2份；去離子水：60份；pH調節劑：3份；成膜助劑：2份。

本發明的另一個目的是提供一種使用抗菌塗料的透氣抗菌膜，其創新點在於：所述透氣抗菌膜包括表層、抗菌塗料層和基材層；所述抗菌塗料層塗覆於基材層上，表層與基材層複合；所述基材層自上而下包括依次貼合的：抗菌聚醚型TPU面層、第一織物、普通TPU貼合層和第二織物；所述抗菌聚醚型TPU面層材料中添加納米銀抗菌劑，添加量佔面層聚醚型TPU質量的2.5～5.5％。

本發明還有一個目的是提供一種包含透氣抗菌膜的防水透氣抗菌性薄膜，包括從上至下依次複合而成的上層、中層和下層；其創新點在於：所述中層和下層均為無紡布層，上層為透氣抗菌膜；所述中層無紡布層厚度為10～20μm；所述下層無紡布層厚度為20～25μm；所述上層透氣抗菌膜層厚度為2～8μm。

在此基礎上，所述上層、中層和下層採用粘合樹脂進行粘合。

在此基礎上，所述粘合樹脂包括以下原料組分及重量份：

在此基礎上，所述粘合樹脂包括以下原料組分及重量份：

在此基礎上，所述無紡布層由極細纖維無紡布層、合成無紡布層和聚酯長纖維無紡布層複合組成。

在此基礎上，所述極細纖維無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的30～35％；所述合成無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的20～40％；所述聚酯長纖維無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的30～45％。

在此基礎上，所述極細纖維由含有0.5～0.8％聚烯烴材料且纖維直徑為5～8μm的聚酯材料製得，所述聚酯長纖維的纖維直徑為9～13μm，上述兩層通過熱壓結合法進行一體化。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明的抗菌塗料，包括甲基丙烯酸甲酯：16-20份；丙烯酸丁酯：12-14份；納米TiO：1-2份；甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉：3-5份；羥丙烯酸樹脂：1-2份；聚氧乙烯醚：2-4份；乳化劑：1-1.5份；去離子水：50-70份；pH調節劑：1-5份；成膜助劑：1-5份，該塗料環保無汙染，對人體和環境不會產生毒害，且抗菌效果持久，附著力強、還具有良好的耐水性。即使在潮溼環境下也可以保持很好的抗性，無特殊氣味，不含汞、鉛等重金屬，無甲醛揮發物，符合建築材料對塗料的技術要求。

(2)本發明的透氣抗菌膜，包括表層、塗料層和基材層；最重要的是，基材層自上而下包括依次貼合的：抗菌聚醚型TPU面層、第一織物、普通TPU貼合層和第二織物，該種結構能夠避免透氣抗菌膜表面存在微觀缺陷，進而導致膜體容易受到汙染，且四層結構能夠提高抗菌膜表面的密實度；再者抗菌聚醚型TPU面層材料中添加納米銀抗菌劑，添加量佔面層聚醚型TPU質量的2.5～5.5％，實驗可知，添加合適量的微生物不易附著,更易清潔，且不造成浪費，不影響生產製作的進程。

(3)本發明的防水透氣抗菌性薄膜，包括上層、中層和下層；分別採用中層和下層均為無紡布層，上層為透氣抗菌膜層的結構設置，由於薄膜中、下層直接接觸或固定建築用材上，需要其具有不易拉斷、抗拉伸強度高，因此，設置成具有較高強度的無紡布層，上層採用透氣抗菌膜層，主要與外界接觸，滿足薄膜具有高度的透氣性，以及防患細菌及其他汙染物的作用。

(4)本發明的防水透氣抗菌性薄膜，中層無紡布層厚度為10～20μm；所述下層無紡布層厚度為20～25μm；所述上層透氣抗菌膜層厚度為2～8μm，不僅提高了結構強度，避免施工過程中，防止薄膜破損，設定的厚度範圍，能夠承載在有效的過濾性能範圍外，做到有效的防水措施。

(5)本發明的防水透氣抗菌性薄膜中，上層、中層和下層採用特殊的粘合樹脂進行粘合，粘合性能好，應用在層與層之間時，保證薄膜本身具有高剝離強度，能夠滿足建築領域的使用要求。另一方面，還能解決在高溫和紫外輻射的條件下使用壽命太短的問題，本產品的粘合效果是普通粘合劑的10～20倍，相應的壽命能夠延長至30～40年。

(6)本發明的防水透氣抗菌性薄膜中，通過無紡布層由極細纖維無紡布層、合成無紡布層和聚酯長纖維無紡布層複合組成。不僅採用了樹脂的無紡布具有出色的耐水性，結合合成無紡布層，互補了其由於樹脂的低熔點而導致耐熱性能差，改善了產品的疏水性的同時，提高了產品的耐熱性、耐輻照性等等。

具體實施方式

以下實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明披露了一種抗菌塗料，包括以下重量份：甲基丙烯酸甲酯：16-20份；丙烯酸丁酯：12-14份；納米TiO：1-2份；甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉：3-5份；羥丙烯酸樹脂：1-2份；聚氧乙烯醚：2-4份；乳化劑：1-1.5份；去離子水：50-70份；pH調節劑：1-5份；成膜助劑：1-5份。作為進一步優選的，包括以下重量份：甲基丙烯酸甲酯：18份；丙烯酸丁酯：13份；納米TiO：2份；甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉：4份；羥丙烯酸樹脂：2份；聚氧乙烯醚：3份；乳化劑：1.2份；去離子水：60份；pH調節劑：3份；成膜助劑：2份。優選的，在本實施方式中，乳化劑是一種復配乳化劑，該復配乳化劑包含以下組分：雙乙醯酒石酸單雙甘油酯，磷脂，酪蛋白酸鈉，海藻酸鈉，硬脂醯乳酸鈣，變性澱粉酶，水。上述復配的比例為雙乙醯酒石酸單雙甘油酯：磷脂：酪蛋白酸鈉：海藻酸鈉：硬脂醯乳酸鈣：變性澱粉酶：水＝1:(2～3):(2～3):4:(5～10):(2～3):(40～60)。另外，本實施方式中的pH調節劑選擇碳酸氫鈉和磷酸氫二鈉組合物，但是並不局限於此，在此並不做限定。

本發明還披露了一種使用上述抗菌塗料的透氣抗菌膜，該透氣抗菌膜包括表層、抗菌塗料層和基材層；所述抗菌塗料層塗覆於基材層上，表層與基材層複合；作為進一步優選的，表層由納米複合光觸媒構成，大大降低了隨著使用日久而導致的抗菌、除臭及防黴功效的減弱。作為進一步優選的，所述基材層自上而下包括依次貼合的：抗菌聚醚型TPU面層、第一織物、普通TPU貼合層和第二織物；所述抗菌聚醚型TPU面層材料中添加納米銀抗菌劑，添加量佔面層聚醚型TPU質量的2.5～5.5％。該種結構能夠避免透氣抗菌膜表面存在微觀缺陷，進而導致膜體容易受到汙染，且四層結構能夠提高抗菌膜表面的密實度；再者抗菌聚醚型TPU面層材料中添加納米銀抗菌劑，添加量佔面層聚醚型TPU質量的2.5～5.5％，實驗可知，添加合適量的微生物不易附著,更易清潔，且不造成浪費，不影響生產製作的進程。

本發明更進一步的披露了一種包含上述透氣抗菌膜的防水透氣抗菌性薄膜，包括從上至下依次複合而成的上層、中層和下層；所述中層和下層均為無紡布層，上層為透氣抗菌膜層；由於薄膜中、下層直接接觸或固定建築用材上，需要其具有不易拉斷、抗拉伸強度高，因此，設置成具有較高強度的無紡布層，上層採用透氣抗菌膜層，主要與外界接觸，滿足薄膜具有高度的透氣性，以及防患細菌及其他汙染物的作用。在本實施方式中，中層無紡布層厚度為10～20μm；所述下層無紡布層厚度為20～25μm；所述上層透氣抗菌膜層厚度為2～8μm，僅提高了結構強度，避免施工過程中，防止薄膜破損，設定的厚度範圍，能夠承載在有效的過濾性能範圍外，做到有效的防水措施。且在本實施方式中，整體厚度與現有技術中的薄膜厚度相差不大，但是具有對建築型材使用環境較強的適應性。作為進一步優選的，中層無紡布層厚度為13～16μm，下層無紡布層厚度為22～23μm；上層透氣抗菌膜層厚度為4～6μm。在不降低目前薄膜拉力強度的情況下避免了滲水的問題，耐風化能力強，成本低、便於推廣使用。最佳的，中層無紡布層厚度為14μm，下層無紡布層厚度為22μm；上層透氣抗菌膜層厚度為5μm。此種結構設置，不僅保證了薄膜強度高，抗變性能好，而且延長了使用壽命，耐磨損，所需成本最低。

作為進一步優選的，所述上層、中層和下層採用粘合樹脂進行粘合，相比較於現有技術中粘合樹脂，粘合時間更長，粘合效果更佳。優選的，所述粘合樹脂包括以下原料組分及重量份：50～70份聚醚酯、5～10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.5～15份活性納米碳酸鈣、15～30份聚乙二醇、10～16份偶聯劑、5～8份分散劑。使用由該粘合性樹脂、可以根據需要配比得到的薄膜狀粘合劑，兼備低溫粘合性、低吸溼性、耐熱性和粘合作業性，適宜於作為在建築體上粘合薄膜材料。進一步優選的，所述粘合樹脂包括以下原料組分及重量份：60份聚醚酯、8.5份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、6.5份活性納米碳酸鈣、22份聚乙二醇、13份偶聯劑、7份分散劑。採用聚醚酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙二醇為主成分，加入改性劑活性納米碳酸鈣，以及助劑形成的建築薄膜粘合樹脂，具有高剝離強度，能夠滿足建築領域的使用需求；所述的粘合樹脂流動性好，浸潤性好，易於加工和實施；粘合樹脂應用於防水透氣抗菌性薄膜上後，能夠滿足建築領域的使用需求，耐高溫，耐老化。進一步優選的，上述粘合樹脂的配方中，偶聯劑選用矽烷偶聯劑，例如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171這幾種型號，可降低合成樹脂熔體的粘度，改善填充劑的分散度以提高加工性能，進而使製品獲得良好的表面質量及機械、熱和電性能。此外，分散劑選用丙烯酸樹脂分散劑，能夠適當降低樹脂的黏度，其具體表現為門尼粘度下降，從而改善粘合樹脂本身的流動性，加快分散。

作為進一步優選的，本實施方式中無紡布層由極細纖維無紡布層、合成無紡布層和聚酯長纖維無紡布層複合組成。作為進一步優選的，所述第一無紡布層佔合成無紡布厚度的25～35％；所述防水層佔合成無紡布厚度的40～45％；所述第二無紡布層佔合成無紡布厚度的25～30％。在本實施方式中，不僅採用了樹脂的無紡布具有出色的耐水性，結合合成無紡布層，互補了其由於樹脂的低熔點而導致耐熱性能差，改善了產品的疏水性的同時，提高了產品的耐熱性、耐輻照性等等。採用此種複合組成，無紡布層的韌度和強度均有很大幅度提升，利用極細纖維和聚酯長纖維使得普通的無紡布具有了較好的防水性能。作為進一步優選的，中間合成無紡布層包括依次設置的第一無紡布層、防水層和第二無紡布層，所述第一無紡布層、防水層以及第二無紡布層依次貼合。第一無紡布層、防水層和第二無紡布層的表面粗糙，易於與建築物結合，提高了結合強度，提高了使用壽命，並且無紡布成本較低，易於實現。作為進一步優選的，第一無紡布層選用聚乙烯無紡布，該聚乙烯無紡布是用熔噴法將含有聚乙烯(A)和聚乙烯蠟(B)的樹脂組合物製成的，該無紡布的纖維直徑小(直徑對本發明而言也是重要的。合適地，直徑在0.009至0.3mm的範圍內，更合適在0.016至0.038mm的範圍內例如0.02mm，所述直徑可以通過平衡各個參數而實現)，質地好，具有優異的柔軟性、防水性和層間粘合性；優選的，第二無紡布層選用由含丙烯系聚合物(a)和乙烯系聚合物(b)的複合纖維製成的紡粘型無紡布，該紡粘型無紡布具有良好的均勻性和優異的柔軟性、透氣性和層間粘合強度。優選的，所述防水層為PTFE膜層，利用PTFE膜層使上述的無紡布具有了更好的防水性能。進一步優選的，防水層也可以採用複合結構，具體的，防水層也可以採用聚酯纖維合成的無紡布，所述無紡布上設置一層支撐層，該支撐層為竹纖維網紗，此外，在竹纖維網紗上還可以黏貼活性炭粒，具有抗菌抑菌、吸附異味的作用，且無毒無刺激、安全又環保。

作為本實施方式的進一步優選方案，所述極細纖維無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的30～35％；所述合成無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的20～40％；所述聚酯長纖維無紡布層厚度佔無紡布層總厚度的30～45％。厚度的合適劃分設置，主要是考慮到在一定厚度範圍內極細纖維無紡布層的透明性好，此外，合成無紡布層的厚度範圍確定是考慮到合成無紡布對於極細纖維以及聚酯長纖維來說，主要是起到承載、依託的作用，以及確保能夠有足夠的粘合性。作為進一步優選的，極細纖維無紡布利用下述的熔噴法獲得：所述熔噴法使用具有多個微細紡絲噴嘴及空氣噴嘴的導絲嘴、具有多孔性的外周部並從內部進行吸引的旋轉的吸引滾筒以及覆蓋吸引滾筒的上下一對吸引罩，使導絲嘴與吸引滾筒之間的間隔處於熔融聚合物的延伸結束、且所獲得的聚合物纖維實際上不會產生振動的範圍內來抑制所述聚合物纖維的斷絲及纏繞，將吸引滾筒的外周面與吸引罩的導絲嘴側端部之間的間隔設定為即使在熔噴無紡布的表面附著或接觸有斷絲的纖維也能吸引除去。

作為進一步優選的，所述極細纖維由含有0.5～0.8％聚烯烴材料且纖維直徑為5～8μm的聚酯材料製得，作為進一步優選的，極細纖維由含有0.7％聚烯烴材料且纖維直徑為7μm的聚酯材料製得；在本實施方式中，薄膜還需要具備阻燃功能；也就是說，極細纖維包括主體聚合物，在主體聚烯烴聚合物中含有磷系阻燃劑，所述磷系阻燃劑在主題聚烯烴聚合物的含量為0.05～0.15％。本實施方式中，磷系阻燃劑可以選擇為磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯四者的混合物，四者混合物的混合比例為：磷酸三苯酯：磷酸三甲苯酯：丙苯系磷酸酯：丁苯系磷酸酯＝2.5～3.5：2～4：4～8：3～6。作為進一步優選的，四者混合物的混合比例為：磷酸三苯酯：磷酸三甲苯酯：丙苯系磷酸酯：丁苯系磷酸酯＝3：3：6：4。上述磷酸酯類的磷系阻燃劑特點是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實現無滷化，其增塑功能可使塑料成型時流動加工性變好，可抑制燃燒後的殘餘物。產生的毒性氣體和腐蝕性氣體比滷系阻燃劑少。其主要優點是效率較高；對光穩定性或光穩定劑作用的影響較小；加工和燃燒中腐蝕性小；有阻礙復燃的作用生產方法包括將形成阻燃極細纖維主體的聚酯加入磷系阻燃劑，通過單成分或海島、割纖組件進行熔融紡絲,製得阻燃極細纖維原絲，並進一步經卷繞拉伸、交絡得到阻燃聚酯極細長絲，即磷系聚酯阻燃極細纖維。本發明所述阻燃絲具有良好的可紡性能，物理性能與一般聚酯極細纖維相近並具有一般極細纖維所沒有的優良的阻燃效果。

作為進一步優選的，所述聚酯長纖維的纖維直徑為9～13μm，優選的，聚酯長纖維的纖維直徑為11μm。上述聚酯長纖維材料可以包含木質素化合物和一種或者多種聚合物的摻混物(經試驗證明，含有木質素化合物的纖維可以是長纖維)，該聚合物例如聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯、聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯或者聚乳酸，或者是本領域已知的另一聚合物。該摻混物可以是均質摻混物或者非均質摻混物。含有木質素化合物和一種或者多種其他聚合物的纖維可以是一種結構化多組分纖維，其中木質素化合物或者木質素化合物與另一聚合物的摻混物構成多組分纖維的一種組分，一種或者多種聚合物構成多組分纖維的另一種組分。多組分纖維可以是並列型多組分纖維、皮芯型多組分纖維、基質-原纖型多組分纖維，或者是具有盤形結構的多組分纖維。優選地，多組分纖維為皮芯型多組分纖維。優選地，芯可以包括木質素化合物，外皮可以包括一種或者多種聚合物。

作為進一步優選的，上述極細纖維無紡布層和聚酯長纖維無紡布層兩層通過熱壓結合法與合成無紡布層進行一體化。優選的，熱壓結合法製成的無紡布表面具有凹凸，並且克重為18g/m2～20g/m2(材質輕，質地輕盈)，綜合柔軟度≥55nN(柔軟度高)，吸水性≥600％(防水能力強)。本發明生產流程簡單、能耗小，以及產品表面柔軟、蓬鬆度高、不易變形，即手感好、使用更加舒適。

作為進一步優選的，所述透氣抗菌膜層包括表層、塗料層和基材層；所述塗料層塗覆於基材層上，表層與基材層複合；所述基材層可以選用非結晶化聚對苯二甲酸乙二醇酯膠片層，選用該基材層，能夠快速、有效的吸附塗料以及表層，另外，表層的設置能夠進一步增加薄膜的吸附能力，抗菌功能持續時間長。

上述說明示出並描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述發明構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和範圍，則都應在本發明所附權利要求的保護範圍內。