一種抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料及其制備方法與流程

本發(fā)明屬于水性涂料制備，具體涉及一種抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，涂料作為室內(nèi)外裝飾的重要材料，其適用范圍日益廣泛，但傳統(tǒng)的涂料在生產(chǎn)和使用過程中往往會產(chǎn)生大量的環(huán)境污染，如揮發(fā)性有機化合物的排放，這不僅對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重影響，也對人體健康構(gòu)成了潛在威脅。且隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，對居住和工作環(huán)境的衛(wèi)生要求也越來越高。特別是在醫(yī)院、學(xué)校、食品加工廠等公共場所。這些微生物不僅會影響環(huán)境的美觀和舒適度，還可能引發(fā)各種疾病，對人們的健康構(gòu)成威脅。

2、因此，抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料應(yīng)運而生。這種涂料以水性樹脂為基料，添加抗菌劑等材料，使其具有優(yōu)異的抗菌防霉性能。相較于傳統(tǒng)的溶劑型涂料，環(huán)保型水性涂料具有更低的vocs排放、更好地環(huán)保性能和更低的健康風(fēng)險，同時，其抗菌防霉的特性能夠有效抑制細菌和霉菌的生長，為人們提供更加健康、安全的居住和工作環(huán)境。

3、專利cn?109777161?a公開一種環(huán)保型水性涂料及其制備方法，環(huán)保型水性涂料各組分的質(zhì)量百分比如下：白炭黑13.9-19.2％、生石灰2-3.3％、高嶺土1.7-2.5％、糯米粉2.5-3.2％、水73-78％。環(huán)保型水性涂料的制備方法為：稱取糯米粉和水于容器中蒸煮，煮熟得糯米漿；稱取白炭黑、生石灰、高嶺土和水與煮熟的糯米漿混合，得混合液；將混合液投入到攪拌器中，攪拌混合均勻，直到混合液表面均勻、底部無沉淀，得環(huán)保型水性涂料。通過該方法制備的環(huán)保型水性涂料，原料易得，制備簡單，無毒無污染，但是通過該方法制備得到的水性涂料的抗菌防霉效果、耐候性以及環(huán)保性能仍有提升的空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中水性涂料抗菌防霉、耐候性和環(huán)保性能不佳的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料，由以下重量份的成分組成：30-50份丙烯酸樹脂，2-4份鈦白粉，1-3份消泡劑，1.2-1.8份流平劑，1-1.4份分散劑，1.1-1.7份成膜助劑，8-12份復(fù)合納米纖維，1-5份抗菌防霉劑，70-80份去離子水，其中，復(fù)合納米纖維由1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽、3-丁烯腈、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺制備得到，抗菌防霉劑由1-烯丙基咪唑、2-溴乙胺氫溴酸鹽和二乙烯基苯制備得到。

4、作為優(yōu)選，所述復(fù)合納米纖維的制備方法，包括以下步驟：

5、q1：將1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽和偶氮二異丁腈加入至容器中，再加入3-丁烯腈，隨后繼續(xù)加入n,n-二甲基甲酰胺，攪拌溶解，排出空氣，通入氮氣，加熱磁力攪拌，待反應(yīng)結(jié)束后，得到反應(yīng)液體，另取一個潔凈的容器，倒入異丙醇，在攪拌條件下將反應(yīng)液體滴加至異丙醇中，滴加過程中有固體產(chǎn)生，滴加完成后用真空泵抽濾，洗滌，干燥，得到中間產(chǎn)物1；

6、q2：將中間產(chǎn)物1和三乙胺加入至容器中，然后加入n,n-二甲基甲酰胺，攪拌溶解，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，利用異丙醇將產(chǎn)物進行沉淀，真空抽濾，洗滌，干燥，得到中間產(chǎn)物2；

7、q3：將中間產(chǎn)物2溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，攪拌溶解，得到紡絲液，利用靜電紡絲技術(shù)得到納米纖維，恒溫干燥后得到復(fù)合納米纖維。

8、以上過程中，1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽和3-丁烯腈在偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，異丙醇作為溶劑的條件下，得到中間產(chǎn)物1，隨后中間產(chǎn)物1與三乙胺發(fā)生羥胺化反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物2，中間產(chǎn)物2和n,n-二甲基甲酰胺混合，通過靜電紡絲得到復(fù)合納米纖維。其中，中間產(chǎn)物2的制備過程如下所示：

9、

10、作為優(yōu)選，所述q1中，1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽和3-丁烯腈的摩爾比為1：(0.8-1.2)，加熱磁力攪拌溫度為80-85℃，時間為8-10h，用異丙醇洗滌3-5次，干燥溫度為70-80℃，時間為10-12h。

11、作為優(yōu)選，所述q2中，中間產(chǎn)物1和三乙胺的摩爾比為(0.9-1.2)：(0.8-1.2)，加熱溫度為70-75℃，反應(yīng)時間為8-10h，用異丙醇洗滌3-5次，干燥溫度為70-80℃，時間為10-12h；所述q3中，中間產(chǎn)物2和n,n-二甲基甲酰胺的用量比為(3-5)g：(10-16)ml，干燥溫度為70-75℃，時間為20-24h。

12、作為優(yōu)選，所述抗菌防霉劑的制備方法，包括以下步驟：

13、s1：將1-烯丙基咪唑加入至乙腈中，攪拌后加入2-溴乙胺氫溴酸鹽，充分溶解后加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，旋蒸，洗滌，真空干燥，得到功能化咪唑鹽；

14、s2：將功能化咪唑鹽溶解于裝有乙醇和去離子水混合溶液的容器中，并加入二乙烯基苯，氮氣環(huán)境下升溫體系，緩慢加入偶氮二異丁腈，反應(yīng)后，過濾分離，洗滌，干燥，得到功能化咪唑粉末；

15、s3：將功能化咪唑粉末溶于氫氧化鈉溶液中，攪拌，離心過濾，洗滌，攪拌，過濾，洗滌后得到抗菌防霉劑。

16、以上過程中，1-烯丙基咪唑加入至乙腈中，攪拌發(fā)生溶解，加入2-溴乙胺氫溴酸鹽后，由于該物質(zhì)具有強酸性，會生成溴離子，溴離子作為離去基團，與1-丙烯基咪唑的氮原子發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成功能化咪唑鹽；在氮氣環(huán)境下，偶氮二異丁腈作為自由基引發(fā)劑引發(fā)二乙烯基苯與功能化咪唑鹽之間的自由基聚合反應(yīng)，得到功能化咪唑粉末；最后利用氫氧化鈉的堿性，將功能化咪唑鹽中的氫溴酸根離子進行中和，生成抗菌防霉劑，抗菌防霉劑的制備過程如下所示：

17、

18、作為優(yōu)選，所述s1中，1-烯丙基咪唑、乙腈和2-溴乙胺氫溴酸鹽的摩爾比為(0.2-0.4)：(1-2)：(0.22-0.44)，加熱回流反應(yīng)的溫度為70-80℃，時間為48-52h，旋蒸溫度為50-55℃，用乙酸乙酯進行洗滌，真空干燥溫度為60-70℃，時間為7-8d。

19、作為優(yōu)選，所述s2中，功能化咪唑鹽、乙醇、去離子水、二乙烯基苯和偶氮二異丁腈的用量比為(8-12)g：(30-45)ml：(10-15)ml：(4.9-6.13)ml：(0.13-0.35)g，升溫溫度為80-83℃，反應(yīng)時間為10-12h，用體積比為3：1的乙醇和去離子水的混合溶液進行洗滌；所述s3中，功能化咪唑粉末和氫氧化鈉溶液的用量比為(10-18)g：(20-25)ml，氫氧化鈉溶液的體積分數(shù)為50vt％，攪拌時間為3-4d，加入體積分數(shù)為30vt％的乙酸水溶液攪拌2-4d。

20、作為優(yōu)選，所述的抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料的制備方法，包括以下步驟：

21、步驟(1)：向去離子水中加入丙烯酸樹脂進行攪拌，隨后加入消泡劑、流平劑、成膜助劑，最后加入鈦白粉，攪拌得到混合液；

22、步驟(2)：向去離子水中依次加入復(fù)合納米纖維、抗菌防霉劑和分散劑，攪拌完全后，將其倒入混合液中繼續(xù)進行攪拌，靜置，得到抗菌防霉的環(huán)保型水性涂料。

23、作為優(yōu)選，所述步驟(1)中，攪拌時間為10-15min，攪拌時間為30-45min；所述步驟(2)中，攪拌時間為10-15min，繼續(xù)攪拌時間為30-40min，靜置時間為20-40min。

24、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

25、1.本發(fā)明首先以1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽、3-丁烯腈和三乙胺為原料，合成復(fù)合納米纖維，再以1-烯丙基咪唑、2-溴乙胺氫溴酸鹽和二乙烯基苯為原料，合成抗菌防霉劑，將得到的復(fù)合納米纖維和抗菌防霉劑作為添加物添加至水性涂料中，使得到的水性涂料具有優(yōu)異的抗菌防霉性和耐候性，使用去離子水作為主要溶劑，可以有效減少涂料中離子的積聚和沉淀，避免與有機物反應(yīng)，提高涂料的穩(wěn)定性，且還減少了揮發(fā)性有機化合物的排放，提高了涂料的環(huán)保性能，從而提高了涂料的使用范圍和使用壽命。

26、2.本發(fā)明以1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽、3-丁烯腈、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺為原料，通過靜電紡絲技術(shù)得到復(fù)合納米纖維，將其添加至水性涂料中，可以有效提高涂料的耐候性和抗菌防霉性，復(fù)合納米纖維能夠在涂料中形成一層致密的保護層，減少涂料與外界環(huán)境的直接接觸，降低涂料受到紫外線、水分和氧氣的侵蝕，復(fù)合納米纖維的高比表面積和納米尺寸效應(yīng)可以增強涂料的機械性能，增加涂料在戶外環(huán)境中的耐久性；制備得到的復(fù)合納米纖維具有抑菌作用，高比表面積會干擾細菌和霉菌的細胞膜，影響其代謝和生長，復(fù)合納米纖維擁有的微小尺寸可以使其能夠穿透細菌和霉菌的細胞壁，進一步破壞細胞結(jié)構(gòu)，提升抗菌防霉性能。

27、3.本發(fā)明以1-烯丙基咪唑、2-溴乙胺氫溴酸鹽、二乙烯基苯和氫氧化鈉為原料，得到抗菌防霉劑，將其添加至涂料中可以有效提高涂料的抗菌防霉性能，抗菌防霉劑中的咪唑環(huán)是一種有效的抗菌基團，當細菌與抗菌防霉劑接觸時，咪唑環(huán)可以破壞細菌的細胞壁或者細胞膜，導(dǎo)致細胞內(nèi)容物泄露，進而殺死細菌；還可以破壞霉菌的細胞膜，導(dǎo)致霉菌細胞死亡；抑制霉菌的呼吸作用和酶促反應(yīng)，使霉菌無法獲取生長所需的能量和物質(zhì)，同時還可以改變涂料表面的微環(huán)境，使霉菌無法在其表面進行生長和繁殖，從而達到抗菌防霉的效果。