[發明專利]一種防銹抗菌三聚磷酸鋁顏料的制備及應用方法

在審

• 申請號: 201710981815.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107603312A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 宋偉強;楊嵐濤;鄭紅娟;趙志偉
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D5/14;C09D167/06;C09D163/10
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技術領域

本發明涉及一種防銹抗菌顏料，具體涉及一種防銹抗菌三聚磷酸鋁顏料的制備，以及將其應用于配制紫外光固化涂料的方法。

背景技術

金屬腐蝕是因為金屬材料受周圍介質的作用而損壞，其中金屬的銹蝕是最常見的腐蝕形態。腐蝕時，在金屬與介質的界面處發生了化學或電化學多相反應，金屬被氧化成化合物，從而顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學和光學等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。金屬腐蝕過程主要有兩條途徑：化學腐蝕和電化學腐蝕。除此之外，生物腐蝕也是金屬腐蝕的一條途徑。微生物腐蝕本質上是一種電化學腐蝕，所不同的是介質中因腐蝕微生物的繁衍和新陳代謝而改變以了與之相接觸的界面的某些理化性質。據統計，微生物腐蝕在金屬和建筑材料的腐蝕破壞中約占20%。參與腐蝕的微生物主要有硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、腐生菌、鐵細菌和真菌。微生物的生命活動直接或者間接地參與金屬的腐蝕過程，加速了材料的破壞。近幾十年對材料微生物腐蝕的大量研究表明，幾乎所有常用材料都會產生由微生物引起的腐蝕，因此對微生物腐蝕的防治也是非常重要的。

涂覆防腐蝕涂料是一種簡單易行、效果明顯的金屬防護方法。防腐蝕涂料是將防腐蝕顏料加入到有機樹脂中制備的，通過在金屬表面形成一層防護膜從而阻止腐蝕介質與金屬表面接觸而達到防腐蝕效果。為了使涂料同時具有抗菌能力，可以向涂料中加入抗菌劑。抗菌劑分為無機抗菌劑、有機抗菌劑和天然抗菌劑。有機抗菌劑的主要品種有香草醛或乙基香草醛類化合物，另外還有酰基苯胺類、咪唑類、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙胍類、酚類等。目前有機抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來說有機抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。天然抗菌劑主要來自天然植物的提取，如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵，使用簡便，但抗菌作用有限，耐熱性較差，殺菌率低，不能廣譜長效使用且數量很少。無機抗菌劑是利用銀、銅、鋅等金屬的抗菌能力，通過物理吸附、離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在氟石、硅膠等多孔材料的表面制成抗菌劑，然后將其加入到相應的制品中即獲得具有抗菌能力的材料。其中，銀離子的抗菌活性最強，銀離子類抗菌劑是最常用的抗菌劑，在無機抗菌劑中占有主導地位。銀離子類抗菌劑的載體有玻璃、磷酸鋯、沸石、陶瓷、活性炭等。

在防腐蝕涂料中加入抗菌劑，使涂料兼具防腐蝕和抗菌功能，不僅能夠顯著提高防腐蝕效果，還可以微生物的侵害、阻斷致病微生物的傳播。在無機抗菌劑、有機抗菌劑和天然抗菌劑三類抗菌劑中，相對來說無機抗菌劑適合用于制備防銹抗菌涂料。一方面， 銀離子的殺菌能力特別強，每升水中只要含億萬分之二毫克的銀離子，即可殺死水中大部分細菌，又對人畜無任何傷害；另一方面，銀離子可以負載到玻璃、磷酸鋯、沸石、陶瓷、活性炭等載體上，作為無機顏料或填料直接加到有機樹脂中，使用方便，而且能使涂料保持長久的、廣譜的抗菌能力。發明專利CN106118167A提供了一種高品質防銹抗菌涂料及其制備及應用，以鋅粉作為防銹劑，同時以香荊芥粉作為殺菌劑，將其直接用于涂料中，并以芳基丙烯酰胺和煤焦油瀝青作為防腐助劑。發明專利CN104877550A提供了一種金屬用紫外光固化復合抗菌防腐涂料，通過銀離子摻雜二氧化鈦制備出納米復合二氧化鈦抗菌涂料，克服傳統二氧化鈦光催化抗菌涂料的不足，使涂料在有無光照條件下都具有優異的抗菌性能。發明專利CN104877547A提供一種金屬用紫外光固化抗菌防腐抗靜電涂料，采用石墨烯作為防腐蝕劑，采用納米銀粉和納米銀抗菌劑進行聯合抗菌。

發明內容

鑒于三聚磷酸鋁是一種應用廣泛的防腐蝕顏料，同時具有層狀結構，可以作為銀離子載體。負載銀離子的三聚磷酸鋁既具有防銹能力，又具有抗菌活性。本發明提供了一種防銹抗菌三聚磷酸鋁顏料的制備方法以及將其應用于紫外光固化涂料的方法。所述的一種防銹抗菌三聚磷酸鋁顏料的制備方法包括以下步驟：

（1）將三聚磷酸鈉和硫酸鋁分別溶于水中，然后將氨水加入到將三聚磷酸鈉水溶液中，在高速攪拌下將氨水和三聚磷酸鈉的混合溶液加入到硫酸鋁水溶液中，形成三聚磷酸鋁溶膠；

（2）將三聚磷酸鋁溶膠進行多次洗滌、分離，凍干，研磨，制得三聚磷酸鋁粉；

（3）將三聚磷酸鋁粉分散到水中，用氫氧化鈉將溶液pH值調整到10以上，溶液溫度控制在室溫至90℃之間，攪拌1~24h；過濾，用水洗滌，直到過濾液的pH值在7~7.5之間，然后80~150℃烘干水分，得到三聚磷酸二鈉鋁（AlNa₂P₃O₁₀）粉；