纳米抗菌油漆的制备工艺与性能研究

论文摘要

随着环境保护问题的日益突出以及人们对健康环境的追求,抗菌油漆作为一种环境友好的新型功能材料,是社会发展和科技进步的必然产物。因此,研究开发高效、经济、安全的纳米抗菌油漆具有重要的意义。本文首先通过实验研究确定了纳米无机抗菌粉体制备的最佳工艺条件,即在体系总液量一定,原料配比一定的情况下：分散剂用量为1.0%,反应时间为30min,反应温度为98℃,煅烧过程中温度为800℃,时间为3 h。根据最佳工艺条件制备的纳米无机抗菌粉体经激光粒度仪检测,粉体的平均粒径为230nm左右,粒径均匀且分布较窄；经X射线荧光光谱分析,粉体的主要元素组成为Ag0.03Zr0.18Ti0.33P0.11O0.34；经高分辨透射电镜可看出其粒度细小,分散形貌良好。此纳米无机抗菌剂在浓度为100mg/L时,30 min内对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率均达100%,经曝晒6个月后的粉体对其进行抗菌检测,30min内抗菌率均仍达95%以上,显示良好的抗菌持久性。为了使自制的纳米无机抗菌粉体与油漆具有较好的相容性,本课题组选用钛酸酯偶联剂对纳米无机抗菌粉体进行有机表面改性,对六种钛酸酯偶联剂进行了筛选,确定HC-114为最佳改性剂。用单因素实验和正交实验确定抗菌粉体表面改性的适宜工艺条件为：反应温度60℃,反应时间90min,HC-114的浓度为0.03g/mL。改性后的纳米无机抗菌粉体在有机材料中的分散稳定性和相容性均明显提高。本文将改性后的抗菌粉体引入油漆中制备纳米抗菌油漆,以抗菌率为指标,用单因素实验和正交实验确定抗菌油漆制备的适宜制备工艺条件为：抗菌剂用量3%,搅拌时间60min,搅拌速度1000r／min。抗菌油漆在24小时内对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率均达99.5%以上；经清水、10%的盐酸溶液和次氯酸钠溶液浸泡三个月后进行抗菌检测,抗菌油漆制品抗菌率仍然达到99%以上,显示良好的持久抗菌效果。对抗菌油漆的其他相关性能做了测试,均符合国家的有关标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 抗菌油漆发展概况
• 1.2 油漆抗菌剂的种类及无机抗菌剂的抗菌机理
• 1.2.1 油漆抗菌剂的种类
• 1.2.2 无机抗菌剂的抗菌机理
• 1.3 抗菌性能测试方法
• 1.3.1 基本概念
• 1.3.2 菌种的选择
• 1.3.3 抗菌性能检测方法
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第二章 纳米无机抗菌粉体的制备
• 2.1 纳米无机抗菌粉体的制备方法
• 2.1.1 溶胶-凝胶法
• 2.1.2 化学沉淀法
• 2.1.3 微乳液法
• 2.1.4 水热合成法
• 2.2 纳米无机抗菌粉体的制备实验
• 2.2.1 粉体的制备原理及工艺过程
• 2.2.2 实验原料及设备
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 纳米无机抗菌粉体的物料配比
• 2.3.2 单因素实验
• 2.3.3 正交实验
• 2.3.4 X射线荧光光谱分析
• 2.3.5 粉体粒径检测
• 2.3.6 透射电镜形貌分析
• 2.3.7 粉体抗菌性检测
• 2.3.8 粉体抗菌持久性检测
• 2.4 本章小节
• 第三章 纳米无机抗菌粉体的表面改性
• 3.1 纳米粉体表面改性的方法
• 3.1.1 表面物理改性法
• 3.1.2 表面化学改性法
• 3.2 纳米无机抗菌粉体的表面改性实验
• 3.2.1 表面改性原理及工艺过程
• 3.2.2 实验原料及设备
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 单因素实验
• 3.3.2 正交实验
• 3.3.3 表面改性后抗菌粉体的抗菌效果
• 3.3.4 表面改性后抗菌粉体抗菌持久性检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 纳米抗菌油漆的制备及抗菌性能检测
• 4.1 纳米抗菌油漆的制备实验
• 4.1.1 纳米抗菌油漆制备原理
• 4.1.2 纳米抗菌油漆制备工艺过程
• 4.1.3 实验原料及设备
• 4.1.4 纳米抗菌油漆的制备
• 4.1.5 纳米抗菌油漆的抗菌性能检测
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 单因素实验
• 4.2.2 正交实验
• 4.2.3 纳米抗菌油漆的抗菌性能检测
• 4.2.4 纳米抗菌油漆的抗菌持久性检测
• 4.3 本章小结
• 第五章 纳米抗菌油漆的其他性能检测
• 5.1 耐水性能测试
• 5.1.1 测试原理及方法
• 5.1.2 测试结果
• 5.2 耐碱性能测试
• 5.2.1 测试原理及方法
• 5.2.2 测试结果
• 5.3 耐盐性能测试
• 5.3.1 测试原理及方法
• 5.3.2 测试结果
• 5.4 耐热性能测试
• 5.4.1 测试原理及方法
• 5.4.2 测试结果
• 5.5 干燥时间测试
• 5.5.1 测试原理及方法
• 5.5.2 测试结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢