一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料。
背景技术
丙烯酸涂料成膜后具有较高的硬度、优异的光泽和耐化学品性，并且成本较低，广
泛地应用于汽车、建筑和家具行业。传统的溶剂型丙烯酸涂料在成膜过程中会释放大量的
挥发性有机化合物，对环境造成污染。但是水性丙烯酸涂料仍存在很多不足，例如涂膜硬度
偏低，耐磨性不是很好，抗菌性能欠佳，阻碍了它的发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，
其硬度高，耐磨性好，抗菌性能优异，且使用寿命长。
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液30-50份、醇酸树脂15-35份、有机硅改性不饱和聚酯树脂5-15份、硅溶胶5-30份、
醋酸丁酸纤维素2-11份、聚乙烯基吡咯烷酮1-3.5份、改性纳米二氧化钛2-10份、碳酸钙晶
须1-5份、十八烷基三甲基氯化铵改性蒙脱土1-5份、空心玻璃微珠2-10份、氧化锌2-10份、
乙二醇单正丙醚2-10份、二丙二醇丁醚1-5份、三乙二醇单乙醚0.5-5份、防沉剂0.5-1.5份、
润湿剂0.2-1.5份、消泡剂0.1-0.5份、全甲醚化三聚氰胺树脂1-3份、3,5-二甲基-2-氨基苯
甲酸0.2-1.5份、三甲基苯胺0.5-2.5份、流平剂0.05-0.5份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5-2份、
去离子水20-35份。
优选地，其原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液38-45份、醇酸树脂20-30份、有
机硅改性不饱和聚酯树脂10-13份、硅溶胶15-20份、醋酸丁酸纤维素6-8.5份、聚乙烯基吡
咯烷酮1.9-3份、改性纳米二氧化钛5.5-7份、碳酸钙晶须3.2-4份、十八烷基三甲基氯化铵
改性蒙脱土3.2-4份、空心玻璃微珠4.8-6.2份、氧化锌5-6份、乙二醇单正丙醚4.8-6份、二
丙二醇丁醚2.5-4份、三乙二醇单乙醚3-4份、防沉剂1-1.3份、润湿剂0.7-1.1份、消泡剂
0.3-0.4份、全甲醚化三聚氰胺树脂1.8-2.2份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸0.7-1.2份、三甲
基苯胺1.3-1.8份、流平剂0.2-0.3份、乙烯基三乙氧基硅烷1.2-1.6份、去离子水26-30份。
优选地，其原料按重量份包括：水性丙烯酸酯乳液42份、醇酸树脂26份、有机硅改
性不饱和聚酯树脂12份、硅溶胶16.5份、醋酸丁酸纤维素7份、聚乙烯基吡咯烷酮2份、改性
纳米二氧化钛6份、碳酸钙晶须3.8份、十八烷基三甲基氯化铵改性蒙脱土3.7份、空心玻璃
微珠5份、氧化锌5.3份、乙二醇单正丙醚5.2份、二丙二醇丁醚3.1份、三乙二醇单乙醚3.4
份、防沉剂1.2份、润湿剂1份、消泡剂0.37份、全甲醚化三聚氰胺树脂2份、3,5-二甲基-2-氨
基苯甲酸1份、三甲基苯胺1.6份、流平剂0.25份、乙烯基三乙氧基硅烷1.4份、去离子水27
份。
优选地，所述水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将10-20份甲苯
二异氰酸酯、10-25份聚己内酯二元醇、1-5份二羟甲基丁酸、2-10份三羟甲基丙烷、1-5份葡
萄糖、2-8份环氧树脂、3-10份全氟烷基乙基丙烯酸酯、5-15份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙
酯、30-45份甲基丙烯酸甲酯、5-12份丙烯酸丁酯、2-5份苯乙烯加入反应装置中，然后加入
0.4-2份二醋酸二丁基锡，在85-95℃下搅拌反应3.5-5h，然后加入2-9份硅烷偶联剂KH-
560，搅拌反应50-65min，然后加入10-20份甲基丙烯酸羟乙酯和0.2-1.5份三乙胺搅拌反应
30-50min，加入去离子水分散，然后在85-95℃下加入1-5份质量分数为10-25％的二叔戊基
过氧化物水溶液和5-20份甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述水性丙烯酸
酯乳液，其中，聚合反应的温度为85-95℃，聚合反应的时间为2.5-3.5h。
优选地，所述水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将15份甲苯二
异氰酸酯、20份聚己内酯二元醇、3.2份二羟甲基丁酸、7份三羟甲基丙烷、3.8份葡萄糖、6.3
份环氧树脂、7份全氟烷基乙基丙烯酸酯、11份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、38份甲基丙
烯酸甲酯、10份丙烯酸丁酯、3.2份苯乙烯加入反应装置中，然后加入1.1份二醋酸二丁基
锡，在90℃下搅拌反应4h，然后加入6.2份硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应60min，然后加入17
份甲基丙烯酸羟乙酯和1份三乙胺搅拌反应40min，加入去离子水分散，然后在90℃下加入
3.2份质量分数为20％的二叔戊基过氧化物水溶液和13份甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液
聚合反应得到所述水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为90℃，聚合反应的时间为
3.2h；其中，在水性丙烯酸乳液的制备过程中，加入了甲苯二异氰酸酯和聚己内酯二元醇，
得到了聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液，改善了漆膜的韧性，防止了漆膜的开裂；以甲基丙烯酸
甲酯和丙烯酸丁酯作为单体和溶剂，未加入另外的有机溶剂，降低了环境的污染，并控制了
甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的重量比在本发明所述的比例范围内，使涂膜形成的微区具
有高强度和高硬度，同时具有优异的拉伸强度和断裂伸长率，其中，拉伸强度在30MPa以上，
断裂伸长率在212％以上，防止了涂膜变脆易开裂的现象，同时提高了漆膜的耐水性和耐醇
性，同时加入了葡萄糖、环氧树脂、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、
苯乙烯、硅烷偶联剂KH-560、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯进行了改性，其中，
加入的硅烷偶联剂KH-560能与聚氨酯预聚体反应，生成Si-O-Si，形成了交联网络结构，与
加入的葡萄糖配合后，提高了所得乳液的稳定性，同时使胶膜的耐水性得到了提高，耐热性
得到了改善，同时提高了胶膜的硬度和力学性能，且易降解，同时增大了聚合物分子摩尔体
积，降低了分子的内聚能密度，使得到的漆膜更加均匀致密且平整光滑，甲基丙烯酸乙酰乙
酰氧基乙酯属于β-二羰基化合物，存在烯醇式和酮式互变异构体，将其加入体系中，其中烯
醇式转变所得的羟基可以与固化体系发生交联反应，从而将甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯
引入体系中，增加了体系中的交联基团，使漆膜的交联程度增大，提高了漆膜的强度、硬度
和耐水性，同时通过控制其在体系中的比例，适当控制了氢键的形成，起到了调节体系黏度
的作用，并防止了漆膜的过度交联，防止了漆膜附着力和抗冲击性能的降低；甲基丙烯酸缩
水甘油酯与环氧树脂加入体系中，分子链段的疏水比例增加，致使涂膜的吸水率降低，耐水
性提高，同时交联密度增加，分子链段间的滑动阻力增大，使得涂膜附着力和耐冲击性提
高，使得到的乳液稳定性好，黏度适中；同时选择合适的反应温度和时间，使得到的乳液稳
定性好，涂膜的硬度和耐冲击性能佳；合理控制了二羟甲基丁酸的含量，在提高乳液透明度
的同时，提高了涂膜的硬度，使在成膜时能形成连续致密的胶膜，防止了水分子渗透、溶胀
进入到乳胶粒中，降低了涂膜的吸水率，防止了涂膜耐水性的降低。
优选地，所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：将微晶纤维素加入氢氧
化钠和尿素的混合水溶液中，搅拌均匀后冷藏得到溶液A；将钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯和
溶液A加入高压反应釜中，然后在120-160℃的条件下反应10-20h，反应结束后经离心、洗
涤、干燥得到所述改性纳米二氧化钛。
优选地，所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：按重量份将2-5份微晶纤
维素加入80-100份氢氧化钠和尿素的混合水溶液中，其中，氢氧化钠和尿素的混合水溶液，
氢氧化钠的质量分数为10-20％，尿素的质量分数为15-30％，搅拌均匀后在-10～15℃下冷
藏3-5h得到溶液A；按重量份将5-10份钛酸四正丁酯、2-5份正硅酸乙酯和15-30份溶液A加
入高压反应釜中，然后在135-150℃的条件下反应12-17h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得
到所述改性纳米二氧化钛；在改性纳米二氧化钛的制备过程中，加入了微晶纤维素、钛酸四
正丁酯和正硅酸乙酯为原料，通过控制反应的条件，形成了纳米二氧化钛和纳米二氧化硅，
其中微晶纤维素作为纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的骨架和支撑物，提高了纳米二氧化钛
和纳米二氧化硅在体系中的分散性，降低了材料的成本，同时提高了改性纳米二氧化钛的
耐水性，进一步提高了抗菌性能，另外，纳米二氧化钛和纳米二氧化硅具有优异的协同作
用，显著提高了材料的耐热性和耐老化性。
优选地，所述防沉剂为防沉剂BYK410、有机膨润土中的一种或者两种的混合物。
优选地，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醇；所述消泡剂为消泡剂BYK028；所述流平
剂为流平剂BYK333。
本发明所述高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料可以按照常规的丙烯酸酯涂料制备工艺
制备而成。
本发明所述高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料的原料中，以水性丙烯酸酯乳液为主料，
并加入了醇酸树脂、有机硅改性不饱和聚酯树脂和硅溶胶对其进行改性，增强了漆膜对基
材表面的吸附力、硬度、耐水性、耐磨性和耐溶剂性，同时根据醇酸树脂、有机硅改性不饱和
聚酯树脂以及硅溶胶的性质选择了全甲醚化三聚氰胺树脂、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸和
三甲基苯胺进行复配作为固化体系，一方面可以使所述涂料在相对较低的温度下发生交联
成膜，另一方面，改善了涂料的韧性，防止了漆膜的开裂现象；十八烷基三甲基氯化铵改性
蒙脱土加入体系中，基本剥离开来，较好的插层于乳胶粒子之间，在胶膜干燥后其片层结构
便会很好地充斥于高分子物质的连续相中，形成板层结构，与空心玻璃微珠配合后，显著提
高了气体阻隔性能以及耐热性能，同时与改性纳米二氧化钛、碳酸钙晶须和氧化锌配合，显
著提高了漆膜的强度和耐磨性，同时赋予漆膜优异的抗菌性；以乙二醇单正丙醚、二丙二醇
丁醚、三乙二醇单乙醚配合作为成膜助剂，提高了漆膜的成膜性，配合特定种类的防沉剂、
润湿剂、消泡剂和流平剂，获得了更加稳定的网状组织结构，提高了体系的稳定性，降低漆
的黏度，增加了流动性，确保获得平滑、均匀、连续的漆膜。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液50份、醇酸树脂15份、有机硅改性不饱和聚酯树脂15份、硅溶胶5份、醋酸丁酸纤维
素11份、聚乙烯基吡咯烷酮1份、改性纳米二氧化钛10份、碳酸钙晶须1份、十八烷基三甲基
氯化铵改性蒙脱土5份、空心玻璃微珠2份、氧化锌10份、乙二醇单正丙醚2份、二丙二醇丁醚
5份、三乙二醇单乙醚0.5份、防沉剂1.5份、润湿剂0.2份、消泡剂0.5份、全甲醚化三聚氰胺
树脂1份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸1.5份、三甲基苯胺0.5份、流平剂0.5份、乙烯基三乙氧
基硅烷0.5份、去离子水35份。
实施例2
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液30份、醇酸树脂35份、有机硅改性不饱和聚酯树脂5份、硅溶胶30份、醋酸丁酸纤维
素2份、聚乙烯基吡咯烷酮3.5份、改性纳米二氧化钛2份、碳酸钙晶须5份、十八烷基三甲基
氯化铵改性蒙脱土1份、空心玻璃微珠10份、氧化锌2份、乙二醇单正丙醚10份、二丙二醇丁
醚1份、三乙二醇单乙醚5份、防沉剂0.5份、润湿剂1.5份、消泡剂0.1份、全甲醚化三聚氰胺
树脂3份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸0.2份、三甲基苯胺2.5份、流平剂0.05份、乙烯基三乙
氧基硅烷2份、去离子水20份；
其中，所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：将微晶纤维素加入氢氧化
钠和尿素的混合水溶液中，搅拌均匀后冷藏得到溶液A；将钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯和溶
液A加入高压反应釜中，然后在120℃的条件下反应20h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到
所述改性纳米二氧化钛。
实施例3
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液45份、醇酸树脂20份、有机硅改性不饱和聚酯树脂13份、硅溶胶15份、醋酸丁酸纤
维素8.5份、聚乙烯基吡咯烷酮1.9份、改性纳米二氧化钛7份、碳酸钙晶须3.2份、十八烷基
三甲基氯化铵改性蒙脱土4份、空心玻璃微珠4.8份、氧化锌5份、乙二醇单正丙醚6份、二丙
二醇丁醚2.5份、三乙二醇单乙醚3份、有机膨润土1.3份、烷基酚聚氧乙烯醇0.7份、消泡剂
0.4份、全甲醚化三聚氰胺树脂1.8份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸0.7份、三甲基苯胺1.8份、
流平剂0.2份、乙烯基三乙氧基硅烷1.6份、去离子水26份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将10份甲苯二异
氰酸酯、25份聚己内酯二元醇、1份二羟甲基丁酸、10份三羟甲基丙烷、1份葡萄糖、8份环氧
树脂、3份全氟烷基乙基丙烯酸酯、15份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、30份甲基丙烯酸甲
酯、12份丙烯酸丁酯、2份苯乙烯加入反应装置中，然后加入2份二醋酸二丁基锡，在85℃下
搅拌反应5h，然后加入2份硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应65min，然后加入10份甲基丙烯酸羟
乙酯和1.5份三乙胺搅拌反应30min，加入去离子水分散，然后在95℃下加入1份质量分数为
10％的二叔戊基过氧化物水溶液和20份甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所
述水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为85℃，聚合反应的时间为3.5h；
所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：将微晶纤维素加入氢氧化钠和尿
素的混合水溶液中，搅拌均匀后冷藏得到溶液A；将钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯和溶液A加入
高压反应釜中，然后在160℃的条件下反应10h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改
性纳米二氧化钛。
实施例4
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液38份、醇酸树脂30份、有机硅改性不饱和聚酯树脂10份、硅溶胶20份、醋酸丁酸纤
维素6份、聚乙烯基吡咯烷酮3份、改性纳米二氧化钛5.5份、碳酸钙晶须4份、十八烷基三甲
基氯化铵改性蒙脱土3.2份、空心玻璃微珠6.2份、氧化锌6份、乙二醇单正丙醚4.8份、二丙
二醇丁醚4份、三乙二醇单乙醚4份、防沉剂BYK410 0.3份、有机膨润土0.7份、润湿剂0.7份、
消泡剂BYK028 0.3份、全甲醚化三聚氰胺树脂2.2份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸1.2份、三
甲基苯胺1.3份、流平剂0.3份、乙烯基三乙氧基硅烷1.2份、去离子水30份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将20份甲苯二异
氰酸酯、10份聚己内酯二元醇、5份二羟甲基丁酸、2份三羟甲基丙烷、5份葡萄糖、2份环氧树
脂、10份全氟烷基乙基丙烯酸酯、5份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、45份甲基丙烯酸甲酯、
5份丙烯酸丁酯、5份苯乙烯加入反应装置中，然后加入0.4份二醋酸二丁基锡，在95℃下搅
拌反应3.5h，然后加入9份硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应50min，然后加入20份甲基丙烯酸羟
乙酯和0.2份三乙胺搅拌反应50min，加入去离子水分散，然后在85℃下加入5份质量分数为
25％的二叔戊基过氧化物水溶液和5份甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合反应得到所述
水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为95℃，聚合反应的时间为2.5h；
所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：按重量份将2份微晶纤维素加入
100份氢氧化钠和尿素的混合水溶液中，其中，氢氧化钠和尿素的混合水溶液中，氢氧化钠
的质量分数为10％，尿素的质量分数为30％，搅拌均匀后在-10℃下冷藏5h得到溶液A；按重
量份将5份钛酸四正丁酯、5份正硅酸乙酯和15份溶液A加入高压反应釜中，然后在150℃的
条件下反应12h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化钛。
实施例5
本发明提出的一种高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料，其原料按重量份包括：水性丙烯
酸酯乳液42份、醇酸树脂26份、有机硅改性不饱和聚酯树脂12份、硅溶胶16.5份、醋酸丁酸
纤维素7份、聚乙烯基吡咯烷酮2份、改性纳米二氧化钛6份、碳酸钙晶须3.8份、十八烷基三
甲基氯化铵改性蒙脱土3.7份、空心玻璃微珠5份、氧化锌5.3份、乙二醇单正丙醚5.2份、二
丙二醇丁醚3.1份、三乙二醇单乙醚3.4份、防沉剂BYK410 1.2份、润湿剂1份、消泡剂0.37
份、全甲醚化三聚氰胺树脂2份、3,5-二甲基-2-氨基苯甲酸1份、三甲基苯胺1.6份、流平剂
BYK333 0.25份、乙烯基三乙氧基硅烷1.4份、去离子水27份；
其中，所述水性丙烯酸酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将15份甲苯二异
氰酸酯、20份聚己内酯二元醇、3.2份二羟甲基丁酸、7份三羟甲基丙烷、3.8份葡萄糖、6.3份
环氧树脂、7份全氟烷基乙基丙烯酸酯、11份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、38份甲基丙烯
酸甲酯、10份丙烯酸丁酯、3.2份苯乙烯加入反应装置中，然后加入1.1份二醋酸二丁基锡，
在90℃下搅拌反应4h，然后加入6.2份硅烷偶联剂KH-560，搅拌反应60min，然后加入17份甲
基丙烯酸羟乙酯和1份三乙胺搅拌反应40min，加入去离子水分散，然后在90℃下加入3.2份
质量分数为20％的二叔戊基过氧化物水溶液和13份甲基丙烯酸缩水甘油酯进行乳液聚合
反应得到所述水性丙烯酸酯乳液，其中，聚合反应的温度为90℃，聚合反应的时间为3.2h；
所述改性纳米二氧化钛按照以下工艺进行制备：按重量份将5份微晶纤维素加入
80份氢氧化钠和尿素的混合水溶液中，其中，氢氧化钠和尿素的混合水溶液中，氢氧化钠的
质量分数为20％，尿素的质量分数为15％，搅拌均匀后在-15℃下冷藏3h得到溶液A；按重量
份将10份钛酸四正丁酯、2份正硅酸乙酯和30份溶液A加入高压反应釜中，然后在135℃的条
件下反应17h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化钛。
对本发明所述高耐磨抗菌性丙烯酸酯涂料固化后的漆膜进行性能测试，其中，粘
结强度按照GB9153-88标准测试；耐磨性能按照ASTMF2357-04(RCA耐磨)标准测试；涂膜的
抗菌性按照JISZ2801标准测试；测试结果如下所示：外观无剥落；粘结强度为2.6-3.1MPa，
耐磨性(RCA磨耗)为1750-1900次；抗菌率99.8％以上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。