CN106280620A - 一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法 - Google Patents

一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法，属于纳米自清洁涂料制备技术领域。本发明通过以茶叶和薄荷叶等物质混合，做营养物，以竹红菌作为菌种，进行发酵，提取发酵物中的抗菌物，及微生物产生的光敏物质，随后通过与正硅酸丁酯混合进行改性，最后与丙烯酸、二氧化钛等混合制备浓缩物，再与各种助剂混合，从而制得抗菌纳米自清洁涂料的方法。发明的有益效果是：所得涂料成膜性好，与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用；能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力，抗菌率达99.2％以上；抗沾污性好，无粘灰和吸附油性污染物现象发生，有效提高了基面透光率，透光率达89.6％以上。

Description

一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法，属于纳米自清洁涂料制备技术领域。
背景技术
近年来，纳米技术在化工领域得到了一定的应用，其中包括在涂料工业中的应用。纳米材料的开发为涂料工业的发展，为提高涂料性能和赋予其特殊功能开辟了一条新途径。目前，在涂料工业中有较多应用的纳米材料主要有二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、氧化锌、氧化铁等。涂料由于添加的纳米材料不同而体现出不同的性能。从现有纳米材料的特性来看，纳米涂料可以体现以下重要性能：提高涂料的耐候性、增强涂料的抗菌性和空气净化性、改善涂料的机械性能和化学性能、改变涂料的电磁性、提高涂料的耐沾污和自洁能力。纳米自洁涂料是是将纳米材料或纳米结构组分引入有机涂料中，实现有机/无机相的复合，使涂层具有超级疏水和超级耐沾污功能的纳米双超罩面涂料。也是一种具有光催化活性的纳米材料，包含光触媒TiO2和空气触媒磷酸钛，TiO2能吸收一定波长的光，产生自由电子和空穴，使膜表面吸咐的污染物发生氧化还原分解而除去并杀死表面微菌，达到自洁的目的。广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃等领域。自洁涂料有疏水自洁涂料、TiO2自洁涂料、亲水自洁涂料，但普遍存在与基体附着力差，易粘灰和吸附油性污染物，难以清洗，抗沾污性差，导致基面透光率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前纳米自洁涂料与基体附着力差，易粘灰和吸附油性污染物，难以清洗，抗沾污性差，导致基面透光率降低的弊端，提供了一种通过以茶叶和薄荷叶等物质混合，做营养物，以竹红菌作为菌种，进行发酵，提取发酵物中的抗菌物，及微生物产生的光敏物质，随后通过与正硅酸丁酯混合进行改性，最后与丙烯酸、二氧化钛等混合制备浓缩物，再与各种助剂混合，从而制得抗菌纳米自清洁涂料的方法。本发明制备步骤简单，所得涂料与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗沾污性好，无粘灰和吸附油性污染物现象发生，有效提高了基面透光率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎4～8min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取40～45份捣碎混合物、26～29份蛋白胨、18～21份牛肉膏、11～16份葡萄糖、3～5份连翘、0.6～0.9份磷酸氢二钾及0.4～0.9份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；
（2）将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的45～50％，按接种量10～15％，接种竹红菌，设定温度为25～30℃，以130rpm搅拌发酵2～4天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌10～15min后，减压过滤，收集滤液；
（3）将上述滤液置于超声仪中，设定功率为460～490W，温度为0～4℃，每次超声4～6s，间隔4～5s，总时间为30～34min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心10～15min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；
（4）按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为40～45℃，保温1～2h，随后升温至80～90℃，再分别加入正硅酸丁酯质量30～35％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量8～13％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.3～1.6％的二氧化钛，以150r/min搅拌3～6h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积16～23％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；
（5）在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的70～80％，收集浓缩物，再按重量份数计，取45～50份浓缩物、1～3份丙二醇甲醚醋酸酯、7～9份羟甲基纤维素钠及1.3～1.6份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌15～20min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
本发明的应用方法：先用自来水冲洗玻璃表面，并用酒精布擦拭1～2遍，再用海绵将本发明制得的抗菌纳米自清洁涂料蘸满，均匀涂覆于玻璃表面，控制涂覆厚度为0.3～0.5mm，静置固化3～4min，用干爽的软布将雾状痕迹擦掉即可。该涂料与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗菌率达99.2％以上，同时能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力，抗沾污性好，使用后玻璃基面透光率达89.6％以上。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，所得涂料成膜性好，与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗菌率达99.2％以上；
（2）本发明制得的涂料能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力；
（3）抗沾污性好，无粘灰和吸附油性污染物现象发生，有效提高了基面透光率，透光率达89.6％以上。
具体实施方式
首先按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎4～8min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取40～45份捣碎混合物、26～29份蛋白胨、18～21份牛肉膏、11～16份葡萄糖、3～5份连翘、0.6～0.9份磷酸氢二钾及0.4～0.9份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；然后将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的45～50％，按接种量10～15％，接种竹红菌，设定温度为25～30℃，以130rpm搅拌发酵2～4天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌10～15min后，减压过滤，收集滤液；再将上述滤液置于超声仪中，设定功率为460～490W，温度为0～4℃，每次超声4～6s，间隔4～5s，总时间为30～34min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心10～15min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为40～45℃，保温1～2h，随后升温至80～90℃，再分别加入正硅酸丁酯质量30～35％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量8～13％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.3～1.6％的二氧化钛，以150r/min搅拌3～6h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积16～23％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；最后在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的70～80％，收集浓缩物，再按重量份数计，取45～50份浓缩物、1～3份丙二醇甲醚醋酸酯、7～9份羟甲基纤维素钠及1.3～1.6份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌15～20min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
实例1
首先按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎4min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取40份捣碎混合物、26份蛋白胨、18份牛肉膏、11份葡萄糖、3份连翘、0.6份磷酸氢二钾及0.4份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；然后将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的45％，按接种量10％，接种竹红菌，设定温度为25℃，以130rpm搅拌发酵2天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌10min后，减压过滤，收集滤液；再将上述滤液置于超声仪中，设定功率为460W，温度为0℃，每次超声4s，间隔4s，总时间为30min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心10min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为40℃，保温1h，随后升温至80℃，再分别加入正硅酸丁酯质量30％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量8％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.3％的二氧化钛，以150r/min搅拌3h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积16％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；最后在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的70％，收集浓缩物，再按重量份数计，取45份浓缩物、1份丙二醇甲醚醋酸酯、7份羟甲基纤维素钠及1.3份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌15min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
菌纳米自清洁涂料蘸满，均匀涂覆于玻璃表面，控制涂覆厚度为0.3mm，静置固化3min，用干爽的软布将雾状痕迹擦掉即可。该涂料与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗菌率达99.29％，同时能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力，抗沾污性好，使用后玻璃基面透光率达89.68％。
实例2
首先按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎6min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取43份捣碎混合物、28份蛋白胨、19份牛肉膏、13份葡萄糖、4份连翘、0.8份磷酸氢二钾及0.7份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；然后将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的48％，按接种量13％，接种竹红菌，设定温度为28℃，以130rpm搅拌发酵3天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌13min后，减压过滤，收集滤液；再将上述滤液置于超声仪中，设定功率为475W，温度为2℃，每次超声5s，间隔5s，总时间为32min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心13min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为43℃，保温2h，随后升温至85℃，再分别加入正硅酸丁酯质量33％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量10％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.5％的二氧化钛，以150r/min搅拌5h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积19％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；最后在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的75％，收集浓缩物，再按重量份数计，取48份浓缩物、2份丙二醇甲醚醋酸酯、8份羟甲基纤维素钠及1.5份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌18min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
菌纳米自清洁涂料蘸满，均匀涂覆于玻璃表面，控制涂覆厚度为0.4mm，静置固化4min，用干爽的软布将雾状痕迹擦掉即可。该涂料与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗菌率达99.35％，同时能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力，抗沾污性好，使用后玻璃基面透光率达89.78％。
实例3
首先按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎8min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取45份捣碎混合物、29份蛋白胨、21份牛肉膏、16份葡萄糖、5份连翘、0.9份磷酸氢二钾及0.9份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；然后将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的50％，按接种量15％，接种竹红菌，设定温度为30℃，以130rpm搅拌发酵4天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌15min后，减压过滤，收集滤液；再将上述滤液置于超声仪中，设定功率为490W，温度为4℃，每次超声6s，间隔5s，总时间为34min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心15min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为45℃，保温2h，随后升温至90℃，再分别加入正硅酸丁酯质量35％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量13％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.6％的二氧化钛，以150r/min搅拌6h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积23％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；最后在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的80％，收集浓缩物，再按重量份数计，取50份浓缩物、3份丙二醇甲醚醋酸酯、9份羟甲基纤维素钠及1.6份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌20min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
菌纳米自清洁涂料蘸满，均匀涂覆于玻璃表面，控制涂覆厚度为0.5mm，静置固化4min，用干爽的软布将雾状痕迹擦掉即可。该涂料与基体附着力强，能有效杀灭细菌、分解微生物，起到强力抗菌和自洁的作用，抗菌率达99.52％，同时能有效吸收紫外线，提高涂层的抗老化能力，抗沾污性好，使用后玻璃基面透光率达90.16％。

Claims (1)

1.一种抗菌纳米自清洁涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量比1:3，取薄荷叶和茶树叶放入捣碎机中，以4000r/min捣碎4～8min，收集捣碎混合物，按重量份数计，称取40～45份捣碎混合物、26～29份蛋白胨、18～21份牛肉膏、11～16份葡萄糖、3～5份连翘、0.6～0.9份磷酸氢二钾及0.4～0.9份硫酸镁，混合均匀，并在紫外灯下杀菌消毒，得发酵营养物；
（2）将上述发酵营养物加入发酵罐中，加入量为发酵罐容积的45～50％，按接种量10～15％，接种竹红菌，设定温度为25～30℃，以130rpm搅拌发酵2～4天，随后将发酵罐中发酵混合物与1.2mol/L乙醇溶液按质量比2:3混合，以130r/min搅拌10～15min后，减压过滤，收集滤液；
（3）将上述滤液置于超声仪中，设定功率为460～490W，温度为0～4℃，每次超声4～6s，间隔4～5s，总时间为30～34min，再将超声后混合物放入离心机中，以4000r/min离心10～15min，收集上清液，再将上清液置于旋转蒸发仪中蒸发去除乙醇，收集剩余液；
（4）按质量比2:3，将正硅酸丁酯和上述剩余液放入带有温度计、搅拌器及滴液漏斗的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为40～45℃，保温1～2h，随后升温至80～90℃，再分别加入正硅酸丁酯质量30～35％的聚乙醇酸、正硅酸丁酯质量8～13％的丙烯酸、正硅酸丁酯质量1.3～1.6％的二氧化钛，以150r/min搅拌3～6h，并以2滴/s速率将上述剩余液体积16～23％的混合液使用滴液漏斗滴加至三口烧瓶中，所述混合液为1.2mol/L双氧水和丙二醇按体积比2:1混合而成；
（5）在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶中的混合物放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的70～80％，收集浓缩物，再按重量份数计，取45～50份浓缩液、1～3份丙二醇甲醚醋酸酯、7～9份羟甲基纤维素钠及1.3～1.6份聚二甲基硅氧烷放入搅拌机中，以600r/min搅拌15～20min，即可得抗菌纳米自清洁涂料。
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