本發(fā)明涉及涂料，尤其涉及一種環(huán)?？咕苛霞捌渲苽浞椒ê蛻?yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著公共衛(wèi)生安全要求提高及細(xì)菌抗藥性問題的日益嚴(yán)重，涂料行業(yè)對(duì)具有高效抗菌性能的功能性涂料需求不斷增加。傳統(tǒng)抗菌涂料常依賴于添加抗菌劑的方式實(shí)現(xiàn)抗菌性能，但抗菌劑容易在老化、沖刷或復(fù)雜環(huán)境的持續(xù)作用下遷移流失，導(dǎo)致抗菌效果顯著下降。此外，此類涂料的機(jī)械性能往往不足，如硬度和附著力較差，在受到外力沖擊時(shí)易剝落或失效，限制了其實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，不同場景對(duì)抗菌性能的長期性要求較高，例如醫(yī)療、食品加工、公共設(shè)施等應(yīng)用領(lǐng)域，希望涂料能夠在保持涂裝外觀和性能的同時(shí)，對(duì)細(xì)菌具有長時(shí)間的抑制效能。
2、目前市場上的一些功能化抗菌涂料嘗試通過添加納米抗菌劑、金屬離子或有機(jī)抗菌劑來增強(qiáng)抗菌性能。然而，這些材料通常存在附著力弱、涂層脆性強(qiáng)、抗菌性能不穩(wěn)定等問題，而且許多金屬離子由于易發(fā)生溶出進(jìn)入環(huán)境，可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成潛在的威脅。在此背景下，如何有效提升抗菌涂料的性能，開發(fā)具有更高機(jī)械穩(wěn)定性、持久抗菌效果并環(huán)保無害的材料，是目前技術(shù)領(lǐng)域亟須解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種環(huán)保抗菌涂料及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有抗菌涂料的抗菌成分容易遷移脫落的問題。
2、基于上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)保抗菌涂料，按重量份數(shù)計(jì)，由以下原料制備得到：抗菌大豆油丙烯酸乳液400-600份、水性固化劑60-90份、二氧化鈦25-35份、納米銅粉3-5份、流平劑5-15份和消泡劑3-10份。
3、優(yōu)選的，所述水性固化劑為科思創(chuàng)xp2655。
4、優(yōu)選的，所述二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，平均粒徑為150-250nm。
5、優(yōu)選的，所述納米銅粉的平均粒徑為10-30nm。
6、優(yōu)選的，所述流平劑為byk-346。
7、優(yōu)選的，所述消泡劑為byk-024。
8、所述抗菌大豆油丙烯酸乳液的制備步驟如下：
9、（1）采用鹽酸處理環(huán)氧大豆油，得到氯代環(huán)氧大豆油；
10、（2）將氯代環(huán)氧大豆油、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和3-二甲基氨基-1-丙醇加入四氫呋喃中，在氮?dú)鈿夥障?，升溫?8-52℃，攪拌反應(yīng)70-75h，旋蒸，得到烯基化環(huán)氧大豆油季銨鹽；
11、（3）以甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和烯基化環(huán)氧大豆油季銨鹽為聚合單體，采用半連續(xù)乳液聚合法，制備抗菌大豆油丙烯酸乳液。
12、優(yōu)選的，所述步驟（1）中環(huán)氧大豆油的環(huán)氧值為6.6%。
13、優(yōu)選的，所述氯代環(huán)氧大豆油的具體制備步驟如下：將環(huán)氧大豆油加入丙酮中，升溫到38-42℃，滴加鹽酸水溶液，攪拌100-150min，純化，得到氯代環(huán)氧大豆油；
14、優(yōu)選的，所述環(huán)氧大豆油、丙酮和鹽酸水溶液的重量比為12-18:40-60:7-10；
15、優(yōu)選的，所述鹽酸水溶液的濃度為32wt%-40wt%。
16、優(yōu)選的，所述步驟（2）中氯代環(huán)氧大豆油、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、3-二甲基氨基-1-丙醇和四氫呋喃的重量比為12-18:5-7.5:4.2-6.2:80-120。
17、優(yōu)選的，所述步驟（3）中甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和烯基化環(huán)氧大豆油季銨鹽的重量比為35-50:25-35:22-28:12-18。
18、優(yōu)選的，所述步驟（3）中半連續(xù)乳液聚合法的具體步驟為：
19、s1：將乳化劑加入去離子水中，升溫到38-42℃，加入聚合單體，以1100-1300rpm的速度攪拌20-30min，得到預(yù)乳化液；
20、s2：將3.5-4.8g過硫酸銨加入43-57g去離子水中，攪拌10-20min，得到引發(fā)劑溶液；
21、s3：將1/3重量的步驟s1制備的預(yù)乳化液和1/3重量的步驟s2制備的引發(fā)劑溶液混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以2℃/min升溫到76-80℃，攪拌20-40min，再同步滴加2/3重量的步驟s1制備的預(yù)乳化液和2/3重量的步驟s2制備的引發(fā)劑溶液，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2.5-3.5h，冷卻到室溫，得到抗菌大豆油丙烯酸乳液。
22、優(yōu)選的，所述步驟s1中乳化劑為十二烷基硫酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚按重量比3-4:1.8-2.4的混合物。
23、優(yōu)選的，所述步驟s1中乳化劑、去離子水和聚合單體的重量比為4.8-6.4:300-400:94-131。
24、優(yōu)選的，所述步驟s2中過硫酸銨和去離子水的重量比為3.5-4.8:43-57。
25、優(yōu)選的，所述步驟s3中預(yù)乳化液和引發(fā)劑溶液的重量比為398.8-537.4:46.5-61.8。
26、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種環(huán)保抗菌涂料的制備方法，包括以下步驟：將抗菌大豆油丙烯酸乳液和水性固化劑混合，以200-400rpm的速度攪拌10-20min，再加入二氧化鈦、納米銅粉、流平劑，消泡劑，繼續(xù)攪拌20-40min，得到環(huán)?？咕苛稀?/p>
27、本發(fā)明的有益效果：
28、本發(fā)明提供的涂料具有顯著提升的抗菌性能，烯基化環(huán)氧大豆油季銨鹽作為功能性單體結(jié)合涂料基體后，在涂層表面形成高密度的季銨鹽活性基團(tuán)。這種高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)賦予表面涂層強(qiáng)效的抗菌性能，并且，經(jīng)特殊改性制備的季銨鹽分子能夠通過共聚反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)，牢固錨定在涂層表面。這種分子設(shè)計(jì)有效避免了傳統(tǒng)抗菌涂料中抗菌組分受老化、清洗或外部環(huán)境影響而遷移或流失的問題。
29、本發(fā)明提供的涂料具有優(yōu)良的機(jī)械性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的附著力和硬度，且具有出色的耐沖擊性能。這得益于烯基化環(huán)氧大豆油季銨鹽中的功能性基團(tuán)能夠參與接枝和交聯(lián)反應(yīng)，與其他單體共同形成致密的涂層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了涂膜整體的機(jī)械強(qiáng)度。涂層在環(huán)境應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力下的穩(wěn)定性明顯提高，滿足長時(shí)間、苛刻條件下的使用需求。
30、本發(fā)明提供的涂料具有環(huán)保性能與廣泛適用性，以環(huán)氧大豆油為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)使得本發(fā)明涂料具有綠色環(huán)保屬性，符合當(dāng)前環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。其性能所涵蓋的抗菌作用、耐老化性能及優(yōu)良機(jī)械性質(zhì)使得該涂料可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品加工、日用消費(fèi)品等需要高水平抗菌性和耐用性的領(lǐng)域。
1.一種環(huán)保抗菌涂料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，由以下原料制備得到：抗菌大豆油丙烯酸乳液400-600份、水性固化劑60-90份、二氧化鈦25-35份、納米銅粉3-5份、流平劑5-15份和消泡劑3-10份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)?？咕苛?，其特征在于，所述水性固化劑為科思創(chuàng)xp2655；所述二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦，平均粒徑為150-250nm；所述納米銅粉的平均粒徑為10-30nm；所述流平劑為byk-346；所述消泡劑為byk-024。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)?？咕苛?，其特征在于，所述步驟（1）中氯代環(huán)氧大豆油的具體制備步驟如下：將環(huán)氧大豆油加入丙酮中，升溫到38-42℃，滴加鹽酸水溶液，攪拌100-150min，純化，得到氯代環(huán)氧大豆油。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)?？咕苛?，其特征在于，所述環(huán)氧大豆油、丙酮和鹽酸水溶液的重量比為12-18:40-60:7-10；所述鹽酸水溶液的濃度為32wt%-40wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)?？咕苛?，其特征在于，所述步驟（3）中半連續(xù)乳液聚合法的具體步驟為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)?？咕苛?，其特征在于，所述步驟s1中乳化劑為十二烷基硫酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚按重量比3-4:1.8-2.4的混合物；所述步驟s1中乳化劑、去離子水和聚合單體的重量比為4.8-6.4:300-400:94-131；所述步驟s2中過硫酸銨和去離子水的重量比為3.5-4.8:43-57；所述步驟s3中預(yù)乳化液和引發(fā)劑溶液的重量比為398.8-537.4:46.5-61.8。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的環(huán)?？咕苛系闹苽浞椒?，其特征在于，包括以下步驟：將抗菌大豆油丙烯酸乳液和水性固化劑混合，以200-400rpm的速度攪拌10-20min，再加入二氧化鈦、納米銅粉、流平劑，消泡劑，繼續(xù)攪拌20-40min，得到環(huán)?？咕苛?。