CN112341854A

CN112341854A - 一种纳米改性抗菌有机硅防水剂及其制备方法

Info

Publication number: CN112341854A
Application number: CN202011277493.5A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 周婷婷
Original assignee: Hunan Jiameilesu New Material Co ltd
Current assignee: Hunan Jiameilesu New Material Co ltd
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2040-11-16
Also published as: CN112341854B

Abstract

一种纳米改性抗菌有机硅防水剂及其制备方法，所述纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，按质量份数计算的如下组分制成：丙烯酸酯24～36份、有机硅20～30份、表面活性剂7～15份、纳米改性无机抗菌剂10～20份、引发剂1～2份、消泡剂1～3份、增稠剂1～3份、水50～70份；本发明还包括所述纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备方法。本发明在有光无光条件下都具有长效高抗菌性能；本发明防水剂均匀、环保、防水效果好，还能提高混凝土和砂浆的塑化性，简化施工工艺；用于基材表面时，可渗入基材内部，形成长效抗菌防水刚性高分子膜，解决了抗菌剂负载技术中的固定化问题和缓释问题。

Description

一种纳米改性抗菌有机硅防水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机硅防水剂及其制备方法，具体涉及一种抗菌有机硅防水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土在硬化后，一般情况下其内部存在着空隙，能够透过水分，即混凝土存在着渗透性；如果使用防水剂，则可大大减少这种空隙，使混凝土的密实性得到提高，从而提高混凝土的抗渗性。随着我国基建工程的发展，防水效果越来越成为建筑中的重要问题。目前已有的各类防水剂，大体可分为无机化合物类、有机化合物类、混合物类、复合类四大类，但仍存在一定的不足。

厨卫是家庭防水的重点区域。以厨房为例，中国家庭的厨房结构多为封闭式，这就造成了厨房潮湿、不通风的通病，时间一长，墙面和地面就很容易出现渗水，发霉发黑的问题。如何使厨卫的墙面和地板在具有防水效果的同时，又具有长效抗菌的能力，成为当下人们最关注也亟待解决的问题。

CN107163643A公开了一种新型防水剂及其制备方法，包括如下重量份的原料：皂粒10～20份、有机硅聚合物13～22份、改性膨润土12～17份、丙烯酸苯丙乳液15～25份、甲基丙烯酸甲酯7～13份、重铬酸钾3～8份、硬脂酸盐5～10份、纤维素2～3份、磷酸三丁酯1～2份、三乙醇胺0.4～0.8份、滑石粉2～3份、渗透剂0.6～1.2份、消泡剂0.3～0.5份、分散剂1.1～1.8份、纳米无机抗菌剂2～3份、去离子水25～35份。该方案中采用了纳米无机抗菌剂，而纳米无机抗菌剂的密度普遍很大，在体系中极易沉降，使该防水剂稳定性不佳，不能充分发挥抗菌效果。

CN103820995A公开了一种加强型防水防霉的有机硅防水剂的制备方法：在塑料杯中，加入辛基三乙氧基硅烷、硅树脂预聚物和非离子表面活性剂搅拌均匀，倒入高剪切乳化机中，开启高剪切乳化机，分多次加入去离子水，加入缓冲液，得到防水剂乳液；将辛基异噻唑啉酮溶于丙二醇中制得辛基异噻唑啉酮溶液，将硅烷季铵盐和辛基异噻唑啉酮溶液混合，得到增效的硅季铵盐抗菌防霉剂，称取防水剂乳液加入增效的硅季铵盐抗菌防霉剂，得到增效的防水防霉浓缩液B，最后防水防霉浓缩液B用去离子水兑稀至10倍制成防水防霉的有机硅防水剂。该方案采用硅季铵盐抗菌防霉剂，属于有机抗菌剂，存在耐热性差，容易水解，有效期短等问题。

CN111500127A公开了一种广谱长效抗菌涂层喷剂及其制备方法，包含以下重量份数的原料组分：聚合物乳液25份、纳米银抗菌剂1～5份、纳米锌抗菌剂1～5份、沸石粉0.5～3份、有机硅防水剂3～5份、水性聚氨酯胶黏剂2～10份、非离子型分散剂0.2～1份、有机胍抗菌剂0.5～0.8份、壳聚糖抗菌剂0.4～0.6份、有机硅类消泡剂0.1～0.2份、有机硅类基材润湿剂0.1～0.4份、成膜助剂0.2～0.5份、pH调节剂0.2～0.5份以及超纯水20～45份，聚合物乳液为重量比3∶1的聚丙烯酸乳液和聚乳酸乳液混合物，该方案采用沸石粉担载纳米银抗菌剂、纳米锌抗菌剂、有机胍抗菌剂、壳聚糖抗菌剂为抗菌组分，抗菌剂的成分复杂但工艺简陋，存在分散不匀、稳定性差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种渗透深度大、防水效果好、抗菌能力强的纳米改性抗菌有机硅防水剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种纳米改性抗菌有机硅防水剂，由按质量份数计算的如下组分制成：丙烯酸酯24～36份、有机硅20～30份、表面活性剂7～15份、纳米改性无机抗菌剂10～20份、引发剂1～2份、消泡剂1～3份、增稠剂1～3份、水50～70份。

优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种以上。

优选地，所述有机硅为硅酸钠、甲基硅酸钠、甲基硅醇钠、二甲基硅油中的一种或两种以上。

优选地，所述引发剂为过硫酸钾或者过硫酸铵。

优选地，所述表面活性剂为OP-10、NP-10、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上。

优选地，所述纳米改性无机抗菌剂为凹凸棒土载银纳米氧化锌，由以下原料制成：凹凸棒土，硝酸银，氯化锌，氨水和去离子水。

优选地，所述纳米改性无机抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：20~25℃条件下，将凹凸棒土和去离子水混合，乳化，得浓度为5-5.5wt%的凹凸棒土浆料；在搅拌条件下，将氯化锌、硝酸银依次溶解到所述凹凸棒土浆料中，用20-25wt%的氨水调节反应pH值至7~7.5，继续搅拌2~4小时，陈化，过滤洗涤，烘干，研磨，锻烧，粉碎，即成。

更优选地，所述乳化的时间为3~5小时，乳化的转速为1500~2000 r/min。

更优选地，所述搅拌的转速为600~800 r/min。

更优选地，所述氯化锌与凹凸棒土浆料的质量比为1∶80~90。

更优选地，所述硝酸银与凹凸棒土浆料的质量比为1∶130~150。

更优选地，所述陈化的时间为1~2天。

更优选地，所述烘干的温度为80~90℃。

更优选地，所述煅烧的温度为250-300℃，煅烧的时间为1-2h。

优选地，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或两种以上。

优选地，所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的一种或两种以上。

本发明纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）80~85℃条件下，将表面活性剂加入到水中，搅拌20~40min，加入丙烯酸酯，搅拌20~40min，加入表面活性剂，搅拌5~10min，加入有机硅和引发剂，80~85℃条件下搅拌2-4h，得有机硅防水剂母液；

（2）在常温下，分别取制备好的有机硅防水剂母液、纳米改性无机抗菌剂、消泡剂和增稠剂充分搅拌均匀，制得纳米改性抗菌有机硅防水剂。

优选地，步骤（1）中，加入有机硅和引发剂前的搅拌速度为750~850r/min，加入有机硅和引发剂后的搅拌速度为150~250r/min。

优选地，步骤（1）中，第一次加入的表面活性剂与第二次加入的表面活性剂用量比为0.7~1.4∶1。

本发明通过三类成分的复配达到防水防油的功能：丙烯酸酯聚合物乳液提供低表面能大环境，纳米改性无机抗菌材料可增大防水剂涂刷后的表面粗糙度和摩擦系数、加强混凝土结构的强度，含硅材料在拒水的同时也促进了各组分之间的分散、结合。本发明发明人经过研究发现，这三种成分之间具有协同增效的作用，合理复配的效果远好于单独使用其中任意一种成分，本发明不仅具有普通有机硅防水剂的防水、抗潮功能，而且能提高混凝土和砂浆的塑化性，使得混凝土抗风化、抗渗压力进一步提高，使施工工艺更加简单。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明采用凹凸棒土为载体，担载银离子和纳米氧化锌的抗菌成分，在有光无光条件下都具有长效高抗菌性能；

（2）本发明利用丙烯酸酯聚合物、纳米改性无机抗菌材料、含硅材料的协同增效作用，所得防水剂不但均匀、环保、防水效果好，还能提高混凝土和砂浆的塑化性，使混凝土抗风化、抗渗压力进一步提高，简化施工工艺；

（3）本发明在使用时喷涂或涂刷在基材（水泥混凝土表面、瓷砖、大理石等）表面时，可渗入基材内部，形成长效抗菌防水刚性高分子膜，有效解决了抗菌剂负载技术中的固定化问题和缓释问题，操作简便实用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的原料，均通过常规商业途径获得。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例纳米改性抗菌有机硅防水剂，采用如下组分制成（按质量份数计算）：丙烯酸酯（甲基丙烯酸甲酯）30份、有机硅（甲基硅醇钠）25份、表面活性剂（OP-10）7份、纳米改性无机抗菌剂15份、引发剂（过硫酸铵）2份、消泡剂（乳化硅油）2份、增稠剂（甲基纤维素）2份、水50份。

纳米改性无机抗菌剂的制备：

20℃条件下，将50g凹凸棒土和950g去离子水混合，采用高剪切式乳化机在2000 r/min的转速下乳化3小时，得浓度为5wt%的凹凸棒土浆料；在800 r/min的搅拌条件下，将12.5g氯化锌、7.5g硝酸银依次溶解到所述凹凸棒土浆料中，用20wt%的氨水调节反应pH值至7，继续搅拌3小时，陈化1天，过滤洗涤，90℃烘干，研磨，300℃温度下锻烧1.5h，粉碎，即成。

纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备：

（1）反应釜升温至80℃，加入50份水和4份表面活性剂分散搅拌40min（800r/ min），随后加30份入丙烯酸酯，继续搅拌30min，加入剩余的3份表面活性剂，10min后加入25份有机硅和2份引发剂，80℃反应搅拌3h（250r/min）得有机硅防水剂母液；

（2）在常温下，将（1）制备好的有机硅防水剂母液、15份纳米改性无机抗菌剂、2份消泡剂和2份增稠剂充分搅拌均匀，制得纳米改性抗菌有机硅防水剂。

实施例2

本实施例纳米改性抗菌有机硅防水剂，采用如下组分制成（按质量份数计算）：丙烯酸酯（甲基丙烯酸甲酯）33份、有机硅（二甲基硅油）28份、表面活性剂（NP-10）7份、纳米改性无机抗菌剂20份、引发剂（过硫酸钾）1份、消泡剂（聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚）2份、增稠剂（羟丙基甲基纤维素）3份、水60份。

纳米改性无机抗菌剂的制备：同实施例1。

纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备：

（1）反应釜升温至85℃，加入60份水和3份表面活性剂分散搅拌30min（850r/ min），随后加33份入丙烯酸酯，继续搅拌30min，加入剩余的4份表面活性剂，10min后加入28份有机硅和1份引发剂，85℃反应搅拌4h（150r/min）即为有机硅防水剂母液。

（2）在常温下，将（1）制备好的有机硅防水剂母液、20份纳米改性无机抗菌剂、2份消泡剂和3份增稠剂充分搅拌均匀，制得纳米改性抗菌有机硅防水剂。

实施例3

本实施例纳米改性抗菌有机硅防水剂，采用如下组分制成（按质量份数计算）：丙烯酸酯（甲基丙烯酸甲酯）28份、有机硅（甲基硅酸钠）30份、表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠）9份、纳米改性无机抗菌剂17份、引发剂（过硫酸铵）2份、消泡剂（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）1份、增稠剂（羧甲基纤维素钠）2份、水65份。

纳米改性无机抗菌剂的制备：

23℃条件下，将50g凹凸棒土和950g去离子水混合，采用高剪切式乳化机在1800 r/min的转速下乳化4小时，得浓度为5wt%的凹凸棒土浆料；在600 r/min的搅拌条件下，将11.2g氯化锌、6.8g硝酸银依次溶解到所述凹凸棒土浆料中，用25wt%的氨水调节反应pH值至7.3，继续搅拌2小时，陈化2天，过滤洗涤，80℃烘干，研磨，250℃温度下锻烧2h，粉碎，即成。

纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备：

（1）反应釜升温至80℃，加入65份水和4份表面活性剂分散搅拌20min（750r/ min），随后加28份入丙烯酸酯，继续搅拌20min，加入剩余的5份表面活性剂，20min后加入30份有机硅和2份引发剂，80℃反应搅拌3h（200r/min）即为有机硅防水剂母液。

（2）在常温下，将（1）制备好的有机硅防水剂母液、17份纳米改性无机抗菌剂、1份消泡剂和2份增稠剂充分搅拌均匀，制得纳米改性抗菌有机硅防水剂。

对本发明实施例1~3进行抗菌性能检测，所用检验菌种为金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌（购于湖南省食品药品检验研究院），检测方法如下：

（1）制备营养肉汤培养基（NB），主要成分为：

牛肉膏 5.0g

蛋白胨 10. 0g

氯化钠 5.0g

取上述成分依次加入1000ml蒸馏水中，加热溶解后，用0. 1mol/L NaOH溶液（分析纯）调节pH值为7.0，分装后置压力蒸汽灭菌器内，121℃灭菌30min；

（2）制备营养琼脂培养基（NA）：

1000mL营养肉汤（NB）中加入15g琼脂，加热溶化，用0. 1mol/L NaOH溶液调节pH值为7.0，分装后置压力蒸汽灭菌器内，121℃灭菌30min。

（3）开始检测：制备直径为0.6 cm的滤纸片，在该滤纸片的两面分别刷上由本发明制得的纳米改性抗菌有机硅防水剂，待干后放入培养基中，在恒温箱中培养12~24h，观察滤纸片周围细菌生长情况，测量抑菌圈存在情况及直径大小以判别抑菌能力。每个检测菌种各做三个样品，进行综合判定。

检测结果：本发明制得的纳米改性抗菌有机硅防水剂对金黄色葡萄球菌（实施例1：抑菌圈直径1.92cm）、大肠埃希氏菌（实施例1：抑菌圈直径1.84cm），具有明显的抗菌效果。

对本发明实施例1~3进行防水性能检测：将实施例1~3制备的纳米改性抗菌有机硅防水剂和市售防水剂（样品1，购于广东某厂）按照2%的用量（占胶凝材料总重量比例）掺加到混凝土中，按照GB18445-2012《水泥基渗透结晶型防水材料》、JC474-2008 《砂浆、混凝土防水剂》和GB8076-2008 《混凝土外加剂规范》进行测试，测试结果如表1所示。

表1 各样品防水效果数据汇总

由表1可知，本发明纳米改性抗菌有机硅防水剂渗透深度为4.2～4.3cm，与常规市售样品1相比有明显增长；本发明的抗透水压力比也有所提高，可达335％左右；24小时与48小时吸水量均小于50％，说明本发明在24小时即可达到普通防水剂的渗透深度和防水效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，由按质量份数计算的如下组分制成：丙烯酸酯24～36份、有机硅20～30份、表面活性剂7～15份、纳米改性无机抗菌剂10～20份、引发剂1～2份、消泡剂1～3份、增稠剂1～3份、水50～70份。

2.根据权利要求1所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种以上；所述有机硅为硅酸钠、甲基硅酸钠、甲基硅醇钠、二甲基硅油中的一种或两种以上；所述引发剂为过硫酸钾或者过硫酸铵。

3.根据权利要求1或2所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述表面活性剂为OP-10、NP-10、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1~3之一所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述纳米改性无机抗菌剂为凹凸棒土载银纳米氧化锌，由以下原料制成：凹凸棒土，硝酸银，氯化锌，氨水和去离子水。

5.根据权利要求1~4之一所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述纳米改性无机抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：20~25℃条件下，将凹凸棒土和去离子水混合，乳化，得浓度为5~5.5wt%的凹凸棒土浆料；在搅拌条件下，将氯化锌、硝酸银依次溶解到所述凹凸棒土浆料中，用20~25wt%的氨水调节反应pH值至7~7.5，继续搅拌2~4小时，陈化，过滤洗涤，烘干，研磨，锻烧，粉碎，即成。

6.根据权利要求5所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述乳化的时间为3~5小时，乳化的转速为1500~2000r/min；所述搅拌的转速为600~800r/min；所述氯化锌与凹凸棒土浆料的质量比为1∶80~90；所述硝酸银与凹凸棒土浆料的质量比为1∶130~150。

7.根据权利要求5或6所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述陈化的时间为1~2天；所述烘干的温度为80~90℃；所述煅烧的温度为250-300℃，煅烧的时间为1-2h。

8.根据权利要求1~7之一所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或两种以上；所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的一种或两种以上。

9.如权利要求1~8之一所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的纳米改性抗菌有机硅防水剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，加入有机硅和引发剂前的搅拌速度为750~850r/min，加入有机硅和引发剂后的搅拌速度为150~250r/min；第一次加入的表面活性剂与第二次加入的表面活性剂用量比为0.7~1.4∶1。