CN110016288A - 一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料及其制造方法，该强韧膜防水涂料的唯一功能组份是植物多酚‑壳聚糖‑胶原蛋白胶质聚合物，这种胶质由两个反应物聚合而成，其中反应物A为从足量3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物中提取的多酚类物质20份‑25份；反应物B为从草鱼皮60份‑80份中按得率14％‑16％提取出的胶原蛋白水溶液与含脱乙酰壳聚糖10份‑12份的乙酸溶液按体积比(1.3‑1.8)：1混合均匀的混合溶液。本发明具有组份单一、强度高、韧性好、自结合力强、耐候性好、抗氧化的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及环保涂料技术领域，尤其涉及一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料及其制造方法。
背景技术
现有技术中的单组份涂料多指代在目标物上涂覆聚氨酯形成高强度、高弹性、防水、耐温的聚氨酯树脂层，近两年来单组份防水涂料在建筑，船舶，装饰方面的使用量大大增加，而国内的单组份涂覆材料总体性能跟不上，国外产品的价格偏高，国内厂家生产的覆膜用单组份胶通常单组份溶剂型，在生产和施工时都会有很强的刺鼻性气味以及对眼睛和皮肤产生刺激性，而且生产厂家在选择原材料时为了降低成本也偏向于低端产品，现有的涂覆用单组份聚氨酯涂布后耐候性较差，致使涂层在使用一两年后就会出现剥落，脆化等现象。
另外，现有技术中的防水涂料由于功能组份复杂，其内部兼容性和使用性能的均一性都难以保障，并且生产质量控制和工业化推广难度较大。
薯片制作方法是把马铃薯去皮后切为薄片，然后炸或烤至脆口并加以调味即可，薯片已成为很多国家零食市场重要一部份，随着食用人群数量增加，相应的马铃薯工业废弃物也明显增多，目前现有技术中还只有简单处理为肥料的低端处理，没有将其价值更优化。
因此市场上需要组份单一、强度高、韧性好、自结合力强、耐候性好、抗氧化的强韧膜防水涂料。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供组份单一、强度高、韧性好、自结合力强、耐候性好、抗氧化的植物多酚基单组份强韧膜防水涂料。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：准备足量薯片生产厂3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物，按重量份准备脱乙酰壳聚糖粉末10份-12份、草鱼皮60份-80份；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙酸、足量乙醇、足量mesh1000-1200的玻璃微粉；
③工装及设备装备：准备磁力搅拌设备、研磨装置、超声波发生设备、足量聚四氟乙烯密封容器；
2)原料预处理
①将阶段1)步骤①准备的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮均冷冻至(-50℃)-(-40℃)，然后以阶段1)步骤③准备的研磨装置为设备，以阶段1)步骤②准备的玻璃微粉为研磨介质将冻结的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮分别研磨成粉，分别获得待用薯粉和待用鱼皮粉；
3)反应物A制备
①将阶段2)获得的待用薯粉完全浸入阶段1)步骤②准备的乙醇中，待用薯粉重量与乙醇使用体积的料液质量体积比为：0.03g/ml-0.04g/ml，然后将乙醇溶液升温至55℃-60℃，到温后采用超声波发生设备以400W-500W的超声功率对乙醇溶液进行超声处理，保持超声处理及乙醇温度75min-80min后，滤除固含物，然后烘干乙醇溶液，并将析出固态物研磨成粉，即获得所需反应物A，将反应物A置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中避光保存待用；
4)反应物B制备
①将阶段2)获得的待用鱼皮粉与其质量12倍-14倍的去离子水混合，然后采用超声波发生设备以800W-1000W的超声功率进行超声处理，处理时间25min-30min，然后滤除固含物，获得目标水溶液；
②将阶段1)步骤①准备的脱乙酰壳聚糖粉末与其重量50倍-55倍的阶段1)步骤②准备的乙酸中，搅拌至完全溶解，然后在乙酸溶液中注入步骤①获得的目标水溶液，搅拌均匀后获得反应物B；
5)终制强韧膜防水涂料
①将阶段3)获得的反应物A与阶段4)获得的反应物B按质量体积比0.02g/ml-0.025g/ml混合均匀，然后将混合液升温至45℃-50℃，并采用超声波发生设备以800W-1000W的超声功率进行超声波处理，处理时间1h-1.5h，处理后获得终制液，将终制液置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中密封保存，该终制液即为所需植物多酚基单组份强韧膜防水涂料。
一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料，该强韧膜防水涂料的唯一功能组份是植物多酚-壳聚糖-胶原蛋白胶质聚合物，这种胶质由两个反应物聚合而成，其中反应物A为从足量3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物中提取的多酚类物质20份-25份；反应物B为从草鱼皮60份-80份中按得率14％-16％提取出的胶原蛋白水溶液与含脱乙酰壳聚糖10份-12份的乙酸溶液按体积比(1.3-1.8)：1混合均匀的混合溶液。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)为适应越来越高的环保要求，本发明的新型防水涂料在强韧化的同时大部分原料采用现有技术中不采用或少采用的废弃物，同时整个生产过程中完全不使用任何有毒有害物质，得出的功能组份也是环境友好的，不会释放任意毒性气体或对人体产生任何有害影响。(2)本发明的核心在于通过活性化的多酚(多酚在有机化学中实质可认为其是一种乳化物，即既有极性基团又有非极性基团，又有相关研究证明薯类中尤其是常作为废弃物的薯类皮质中含有较高的多酚且这些多酚抗氧化活性很高)，作为交联介质将极性的水溶性胶原蛋白与非极性的脱乙酰壳聚糖(溶于乙酸溶液中的壳聚糖可参加反应，有大量研究资料可证明)交联聚合完成，获得兼具胶原蛋白的韧性、壳聚糖的强度及耐候性和多酚的抗氧化性的功能组份。(本发明的标准性能为抗张强度不低于50MPa、溶解性不高于9％、水蒸气透过率不低于0.18(g·mm)/(h·m2·kPa)、自由基清除率不低于75％、断裂伸长率不低于48％)(3)本发明为水性涂料，功能组份的含量约为5％，因而不需要调配。可以直接刷涂，同时自然成膜能力强、成膜致密，采用红外光谱、扫描电镜等观察均可发现本发明的微结构为交叉立体柔性基团相互粘连而成，相较于成膜原理类似的壳聚糖-明胶膜强度更高、韧性更好、也更致密。因此本发明具有组份单一、强度高、韧性好、自结合力强、耐候性好、抗氧化的特性，有着优良的综合性能。
具体实施方式
实施例1：
一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料，该强韧膜防水涂料的唯一功能组份是植物多酚-壳聚糖-胶原蛋白胶质聚合物，这种胶质由两个反应物聚合而成，其中反应物A为从足量3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物中提取的多酚类物质25Kg；反应物B为从草鱼皮80Kg中按得率14％-16％提取出的胶原蛋白水溶液与含脱乙酰壳聚糖12Kg的乙酸溶液混合均匀的混合溶液；
上述强韧膜防水涂料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：准备足量薯片生产厂3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物，按重量份准备脱乙酰壳聚糖粉末12Kg、草鱼皮80Kg；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙酸、足量乙醇、足量mesh1000-1200的玻璃微粉；
③工装及设备装备：准备磁力搅拌设备、研磨装置、超声波发生设备、足量聚四氟乙烯密封容器；
2)原料预处理
①将阶段1)步骤①准备的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮均冷冻至(-50℃)-(-40℃)，然后以阶段1)步骤③准备的研磨装置为设备，以阶段1)步骤②准备的玻璃微粉为研磨介质将冻结的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮分别研磨成粉，分别获得待用薯粉和待用鱼皮粉；
3)反应物A制备
①将阶段2)获得的待用薯粉完全浸入阶段1)步骤②准备的乙醇中，待用薯粉重量与乙醇使用体积的料液质量体积比为：0.04g/ml，然后将乙醇溶液升温至60℃，到温后采用超声波发生设备以500W的超声功率对乙醇溶液进行超声处理，保持超声处理及乙醇温度80min后，滤除固含物，然后烘干乙醇溶液，并将析出固态物研磨成粉，即获得所需反应物A，将反应物A置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中避光保存待用；
4)反应物B制备
①将阶段2)获得的待用鱼皮粉与其质量12倍的去离子水混合，然后采用超声波发生设备以1000W的超声功率进行超声处理，处理时间30min，然后滤除固含物，获得目标水溶液；
②将阶段1)步骤①准备的脱乙酰壳聚糖粉末与其重量50倍的阶段1)步骤②准备的乙酸中，搅拌至完全溶解，然后在乙酸溶液中注入步骤①获得的目标水溶液，搅拌均匀后获得反应物B；
5)终制强韧膜防水涂料
①将阶段3)获得的反应物A与阶段4)获得的反应物B按质量体积比0.025g/ml混合均匀，然后将混合液升温至45℃，并采用超声波发生设备以1000W的超声功率进行超声波处理，处理时间1.5h，处理后获得终制液，将终制液置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中密封保存，该终制液即为所需植物多酚基单组份强韧膜防水涂料。
根据本实施例生产的强韧膜防水涂料，抗张强度54MPa、溶解性7％、水蒸气透过率不低于0.20(g·mm)/(h·m2·kPa)、自由基清除率78％、断裂伸长率51.2％。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料，该强韧膜防水涂料的唯一功能组份是植物多酚-壳聚糖-胶原蛋白胶质聚合物，这种胶质由两个反应物聚合而成，其中反应物A为从足量3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物中提取的多酚类物质20Kg；反应物B为从草鱼皮60Kg中按得率14％-16％提取出的胶原蛋白水溶液与含脱乙酰壳聚糖10Kg的乙酸溶液混合均匀的混合溶液；
上述强韧膜防水涂料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：准备足量薯片生产厂3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物，按重量份准备脱乙酰壳聚糖粉末10Kg、草鱼皮60Kg；
3)反应物A制备
①将阶段2)获得的待用薯粉完全浸入阶段1)步骤②准备的乙醇中，待用薯粉重量与乙醇使用体积的料液质量体积比为：0.03g/ml，然后将乙醇溶液升温至55℃，到温后采用超声波发生设备以400W的超声功率对乙醇溶液进行超声处理，保持超声处理及乙醇温度75min后，滤除固含物，然后烘干乙醇溶液，并将析出固态物研磨成粉，即获得所需反应物A，将反应物A置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中避光保存待用；
4)反应物B制备
①将阶段2)获得的待用鱼皮粉与其质量14倍的去离子水混合，然后采用超声波发生设备以800W的超声功率进行超声处理，处理时间25min，然后滤除固含物，获得目标水溶液；
②将阶段1)步骤①准备的脱乙酰壳聚糖粉末与其重量55倍的阶段1)步骤②准备的乙酸中，搅拌至完全溶解，然后在乙酸溶液中注入步骤①获得的目标水溶液，搅拌均匀后获得反应物B；
5)终制强韧膜防水涂料
①将阶段3)获得的反应物A与阶段4)获得的反应物B按质量体积比0.02g/ml混合均匀，然后将混合液升温至50℃，并采用超声波发生设备以800W的超声功率进行超声波处理，处理时间1h，处理后获得终制液，将终制液置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中密封保存，该终制液即为所需植物多酚基单组份强韧膜防水涂料。
根据本实施例生产的强韧膜防水涂料，抗张强度51MPa、溶解性6％、水蒸气透过率0.21(g·mm)/(h·m2·kPa)、自由基清除率76％、断裂伸长率53.3％。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：准备足量薯片生产厂3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物，按重量份准备脱乙酰壳聚糖粉末10份-12份、草鱼皮60份-80份；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙酸、足量乙醇、足量mesh1000-1200的玻璃微粉；
③工装及设备装备：准备磁力搅拌设备、研磨装置、超声波发生设备、足量聚四氟乙烯密封容器；
2)原料预处理
①将阶段1)步骤①准备的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮均冷冻至(-50℃)-(-40℃)，然后以阶段1)步骤③准备的研磨装置为设备，以阶段1)步骤②准备的玻璃微粉为研磨介质将冻结的新鲜马铃薯固体废弃物和草鱼皮分别研磨成粉，分别获得待用薯粉和待用鱼皮粉；
3)反应物A制备
①将阶段2)获得的待用薯粉完全浸入阶段1)步骤②准备的乙醇中，待用薯粉重量与乙醇使用体积的料液质量体积比为：0.03g/ml-0.04g/ml，然后将乙醇溶液升温至55℃-60℃，到温后采用超声波发生设备以400W-500W的超声功率对乙醇溶液进行超声处理，保持超声处理及乙醇温度75min-80min后，滤除固含物，然后烘干乙醇溶液，并将析出固态物研磨成粉，即获得所需反应物A，将反应物A置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中避光保存待用；
4)反应物B制备
①将阶段2)获得的待用鱼皮粉与其质量12倍-14倍的去离子水混合，然后采用超声波发生设备以800W-1000W的超声功率进行超声处理，处理时间25min-30min，然后滤除固含物，获得目标水溶液；
②将阶段1)步骤①准备的脱乙酰壳聚糖粉末与其重量50倍-55倍的阶段1)步骤②准备的乙酸中，搅拌至完全溶解，然后在乙酸溶液中注入步骤①获得的目标水溶液，搅拌均匀后获得反应物B；
5)终制强韧膜防水涂料
①将阶段3)获得的反应物A与阶段4)获得的反应物B按质量体积比0.02g/ml-0.025g/ml混合均匀，然后将混合液升温至45℃-50℃，并采用超声波发生设备以800W-1000W的超声功率进行超声波处理，处理时间1h-1.5h，处理后获得终制液，将终制液置于阶段1)步骤③准备的聚四氟乙烯密封容器中密封保存，该终制液即为所需植物多酚基单组份强韧膜防水涂料。
2.一种植物多酚基单组份强韧膜防水涂料，其特征在于：该强韧膜防水涂料的唯一功能组份是植物多酚-壳聚糖-胶原蛋白胶质聚合物，这种胶质由两个反应物聚合而成，其中反应物A为从足量3日内产生的新鲜马铃薯固体废弃物中提取的多酚类物质20份-25份；反应物B为从草鱼皮60份-80份中按得率14％-16％提取出的胶原蛋白水溶液与含脱乙酰壳聚糖10份-12份的乙酸溶液按体积比(1.3-1.8)：1混合均匀的混合溶液。
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