Waterborne self-crosslinking polymer dispersions with biocidal effect

Hlavní náplní práce byl vývoj a studium ekologických jednosložkových vodou ředitelných polymerních disperzí využívajících keto-hydrazidové post-síťování a obsahujících nanočástice oxidu zinečnatého. Inkorporace nanočástic ZnO probíhala ve fázi syntézy polymerní disperze prováděné pomocí techniky semi-kontinuální emulzní polymerace. Jako hlavní monomery pro syntézu polymerních disperzí byly použity methylmethakrylát, butylakrylát a 2,2,2-trifluorethylmethakrylát. Byly hodnoceny a porovnávány biocidní a lakařsko-technologické vlastnosti samosíťujících polymerních disperzí. Bylo zjištěno, že inkorporací nanočástic ZnO při syntéze lze připravit stabilní samosíťující polymerní disperze vykazující antimikrobiální efekt i při výrazně nízké koncentraci biocidní látky. Všechny připravené disperze vykazovaly dlouhodobou stabilitu a skladovatelnost, rychlé zasychání, odolnost proti bleskové korozi, chemickou odolnost, pružnost a transparentnost nátěrů. Nátěry obsahující 1,3 -1,8 hm. % nanočástic ZnO vykazovaly biocidní účinek vůči testovaným bakteriím (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa a Escherichia coli). Tyto polymerní disperze mohou nalézt průmyslové využití jako vodou ředitelná pojiva nátěrových hmot nebo transparentní laky s antibakteriálním účinkem, vhodné pro interiérové nátěry různých typů podkladů, zejména ve veřejných prostorách vyžadujících mikrobiologickou nezávadnost, jako jsou nemocnice, léčebny dlouhodobě nemocných, penziony, hotely, školy.The aim of the present work was the development of eco-friendly one-pack waterborne coating compositions based on acrylic latexes using keto-hydrazide self-crosslinking chemistry. The coating compositions contained ZnO nanoparticles (without any surface modification) which were incorporated into latex during the synthesis carried out by the semi-continuous emulsion polymerization technique. Methyl methacrylate, butyl acrylate and 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate were used as the main monomers. The latex storage stability and coating performance were evaluated with respect to biocide effect and ZnO nanoparticles presence. It was found that the technique of ZnO nanoparticles incorporation in the course of emulsion polymerization provided stable self-crosslinking polymer dispersions exhibiting antimicrobial effect at a significantly low ZnO content. All the prepared polymer dispersions showed a long-term stability, flash rust resistance, chemical resistance, flexibility and transparency of coatings. Coatings containing 1.31.8 wt. % of ZnO nanoparticles exhibited an antimicrobial effect against the tested bacteria (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli). These polymer dispersions can find applications as waterborne binders of biocidal paints or transparent antibacterial varnishes for interior and exterior protection of various substrates, especially in public places like hospitals, medical centers, schools and hotels, where microbiological safety is needed