本发明属于涂料技术领域，涉及一种水性漆，尤其涉及一种抗菌纳米水性漆及其制备方法与应用。
背景技术：
为了满足建筑涂料在装饰、环保、节能和施工等方面更高的要求，近年来，国内外涂料向水性化、高耐候性和高性能方向发展，这大大推动了纳米技术与建筑涂料的有机结合。目前，市场上普通的纳米水性漆能大幅度提高水性漆的抗老化性、附着力、光洁度、抗沾污性、杀菌、防霉和抗噪等性能，是新一代高科技含量的绿色环保产品。然而，由于纳米粒子粒径极小，纳米粒子的表面原子所占比例随粒径减小而迅速增加，表面原子裸露在外的部分没有力的作用，受力不对称，价键不饱和，有与外界原子键合的倾向，因此，市场上普通的纳米水性漆在制备、储存和使用过程中容易出现纳米粒子团聚的现象，一旦团聚成二次粒子，这种二次粒子难以发挥纳米效应。因此，纳米水性漆的制备关键是解决纳米材料在水性漆中分散性不佳和水性漆产品稳定性不高的问题。另外，由于亲水性强，水性漆固化后遇水容易溶解或产生软化现象，因此，如何提高水性漆的耐水性能也是本领域的研究重点之一。
技术实现要素：
针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种抗菌纳米水性漆，所述抗菌纳米水性漆通过加入纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，得到稳定性、抗菌性能和耐水性能优异的抗菌纳米水性漆。
本发明的另一个目的在于提供上述抗菌纳米水性漆的制备方法，所述制备方法操作简便，具有普适性。
本发明的再一目的在于提供上述抗菌纳米水性漆的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种抗菌纳米水性漆，其由纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料、聚丙烯酸酯乳液、成膜助剂和润湿剂组成，以抗菌纳米水性漆的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料15～35%、聚丙烯酸酯乳液55～80%、成膜助剂3～5%、润湿剂2～5%。
所述纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料由纳米银、三甲基羟基硅烷、纳米二氧化硅、海藻酸钠、去离子水、氨丙基三乙氧基硅烷、正丁醇、3，5-二氨基苯甲酸和氨基硅油为原料制备得到，以纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料的总质量为100%计，各组分质量百分含量如下：纳米银8～15%、三甲基羟基硅烷2～5%、纳米二氧化硅10～18%、海藻酸钠1～2%、去离子水8～15%、氨丙基三乙氧基硅烷10～15%、正丁醇10～40%、3，5-二氨基苯甲酸15～25%、氨基硅油6～8%。
所述聚丙烯酸酯乳液为丙烯酸酯共聚物的水分散体。
所述成膜助剂为丙二醇甲醚或二丙二醇甲醚。
所述润湿剂为有机硅表面活性剂。
一种抗菌纳米水性漆的制备方法，所述方法具体步骤如下：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入8～15%纳米银和2～5%三甲基羟基硅烷，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌20分钟；再加入10～18%纳米二氧化硅、1～2%海藻酸钠和8～15%去离子水，在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时；然后，加入10～15%氨丙基三乙氧基硅烷和10～40%正丁醇，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后，加入15～25% 3，5-二氨基苯甲酸，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入6～8%氨基硅油，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，备用；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入15～35%步骤（1）制得的纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料和55～80%聚丙烯酸酯乳液，在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时；然后，加入3～5%成膜助剂和2～5%润湿剂，在500转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时，得到抗菌纳米水性漆。
一种抗菌纳米水性漆的应用，所述应用为抗菌纳米水性漆在医疗器械涂装中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
（1）本发明所述的抗菌纳米水性漆，通过加入纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，由于超支化物质具有高溶解性、低粘度和较高的反应活性的特点，有效地避免了纳米粒子的团聚，同时，利用纳米银的高效杀菌性能，得到稳定性和抗菌性能优异的抗菌纳米水性漆；
（2）本发明所述的抗菌纳米水性漆，由于聚丙烯酸酯上的亲水基团被纳米银改性超支化纳米二氧化硅表面的氨基所吸引，使得聚丙烯酸酯上的疏水基团暴露在聚丙烯酸酯表面，大大增强了抗菌纳米水性漆的耐水性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的抗菌纳米水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入10%纳米银和5%三甲基羟基硅烷，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌20分钟；再加入18%纳米二氧化硅、2%海藻酸钠和10%去离子水，在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时；然后，加入12%氨丙基三乙氧基硅烷和10%正丁醇，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后，加入25% 3，5-二氨基苯甲酸，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入8%氨基硅油，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，备用；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入35%步骤（1）制得的纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料和55%聚丙烯酸酯乳液（罗门哈斯AC-261P），在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时；然后，加入5%丙二醇甲醚（成膜助剂）和5%润湿剂（毕克BYK-346），在500转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时，得到抗菌纳米水性漆。
本实施例制得的抗菌纳米水性漆的各项性能为：
（1）抗菌纳米水性漆的稳定性为：放置3个月后测试，抗菌纳米水性漆外观无变化；
（2）抗菌纳米水性漆的漆膜的抗菌性能为：对大肠杆菌的抗菌率99.2%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率99.3%；
（3）抗菌纳米水性漆的漆膜的耐水性为：漆膜在40℃放置48小时后测试无变化。
实施例2
本实施例的抗菌纳米水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入8%纳米银和2%三甲基羟基硅烷，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌20分钟；再加入10%纳米二氧化硅、1%海藻酸钠和8%去离子水，在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时；然后，加入10%氨丙基三乙氧基硅烷和40%正丁醇，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后，加入15% 3，5-二氨基苯甲酸，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入6%氨基硅油，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，备用；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入15%步骤（1）制得的纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料和80%聚丙烯酸酯乳液（罗门哈斯AC-261P），在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时；然后，加入3%二丙二醇甲醚（成膜助剂）和2%润湿剂（毕克BYK-346），在500转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时，得到抗菌纳米水性漆。
本实施例制得的抗菌纳米水性漆的各项性能为：
（1）抗菌纳米水性漆的稳定性为：放置3个月后测试，抗菌纳米水性漆外观无变化；
（2）抗菌纳米水性漆的漆膜的抗菌性能为：对大肠杆菌的抗菌率98.0%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率99.0%；
（3）抗菌纳米水性漆的漆膜的耐水性为：漆膜在40℃放置48小时后测试无变化。
实施例3
本实施例的抗菌纳米水性漆通过如下制备步骤制备得到：
（1）按质量百分比计，在第一个反应釜中，加入15%纳米银和3%三甲基羟基硅烷，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌20分钟；再加入12%纳米二氧化硅、1.5%海藻酸钠和15%去离子水，在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时；然后，加入15%氨丙基三乙氧基硅烷和15%正丁醇，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后，加入16% 3，5-二氨基苯甲酸，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入7.5%氨基硅油，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料，备用；
（2）按质量百分比计，在第二个反应釜中，加入25%步骤（1）制得的纳米银改性超支化纳米二氧化硅浆料和68%聚丙烯酸酯乳液（罗门哈斯AC-261P），在1000转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时；然后，加入4%丙二醇甲醚（成膜助剂）和3%润湿剂（毕克BYK-346），在500转/分钟的转速下，在室温下搅拌3小时，得到抗菌纳米水性漆。
本实施例制得的抗菌纳米水性漆的各项性能为：
（1）抗菌纳米水性漆的稳定性为：放置3个月后测试，抗菌纳米水性漆外观无变化；
（2）抗菌纳米水性漆的漆膜的抗菌性能为：对大肠杆菌的抗菌率99.3%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率99.5%；
（3）抗菌纳米水性漆的漆膜的耐水性为：漆膜在40℃放置48小时后测试无变化。
上述实施例中所述的抗菌纳米水性漆的稳定性、对大肠杆菌的抗菌率和对金黄色葡萄球菌的抗菌率以及耐水性能的测试方法如下：
（1）稳定性按《GB/T 6753.3-1986 涂料贮存稳定性试验方法》测试；
（2）对大肠杆菌的抗菌率和对金黄色葡萄球菌的抗菌率按《ISO 22196-2007 塑料表面抗菌活性的测量》测试；
（3）耐水性能按《GB/T 1733-1993 漆膜耐水性测定法》。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。