CN113773751A - 一种抗菌易去污合成树脂及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌易去污合成树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌易去污合成树脂及其制备方法，涉及新材料技术领域。本发明制备抗菌易去污合成树脂时，使用自制乳化剂；制备聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，再结合改性胶原蛋白在紫外光照射下，制备得到自制乳化剂；在制备合成树脂基体时，先将掺杂纳米银的云母粉掺杂纳米银加入发泡后的改性胶原蛋白中，并进行加热，再将包覆发泡改性胶原蛋白的掺杂纳米银的云母加入环氧树脂中制得合成树脂基体。本发明制备的抗菌易去污合成树脂用来制备涂料涂覆在夜灯灯罩外侧，不仅抗菌易去污，而且更加耐磨、耐用，有较长的使用寿命。

Description

一种抗菌易去污合成树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料领域，具体为一种抗菌易去污合成树脂及其制备方法。
背景技术
我国合成树脂工业在国产化催化剂、工艺及装备开发等方面取得令人瞩目的成就。但和国家先进水平相比，我国合成树脂工业仍存在一定差距，质量有待改进和提高。随着世界经济格局的变化，以及我国经济增长方式的改变，在节能环保的大环境下，化工市场竞争格局的变化和需求升级都将带来产业的巨大变化。
本发明制备了一种用来制备小夜灯专用涂层的合成树脂，这种树脂涂覆在小夜灯外层，不仅使小夜灯亮度降低，减少使用时对眼部的刺激，还具备抗菌易去污的功能，耐磨的同时简单擦拭即可清洁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌易去污合成树脂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供如下技术方案：一种抗菌易去污合成树脂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
10～20份自制乳化剂、80～160份合成树脂基体、10～20份云母、1～2份纳米银和18～26份改性胶原蛋白。
所述自制乳化剂的制备原料包括：聚乙烯醇、二氧化锆、改性蛋白质、水。
优选的，所述自制乳化剂为将聚乙烯醇与二氧化锆复合后，再结合改性胶原蛋白在紫外光照射下，制备得到自制乳化剂；所述改性胶原蛋白为用水性聚氨酯与胶原蛋白反应制得。
优选的，所述合成树脂基体为先将掺杂纳米银的云母粉掺杂纳米银加入发泡后的改性胶原蛋白中，加热后再将包覆发泡改性胶原蛋白的掺杂纳米银的云母加入环氧树脂中制得合成树脂基体。
本发明第二方面提供：一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，
工艺流程为：
改性胶原蛋白制备，聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，自制乳化剂制备，合成树脂基体制备，合成树脂制备。
优选的，包括以下具体步骤：
(1)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60～65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；
(2)在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2～10：5：2混合进行乳化，转速为1000～1500r/min，反应20～30min后静置，消泡后制备改性胶原蛋白；
(3)将聚乙烯醇粉末溶于质量分数为80％的乙醇溶液中，加入0.1mol/L的盐酸溶液，室温搅拌均匀得聚乙烯醇溶液；将正丙醇锆与甲基丙烯酸溶液按摩尔比1：2均匀混合，制得锆离子溶液；在磁力搅拌下将锆离子溶液加入聚乙烯醇溶液中，在转速为800～1000r/min转速下，搅拌20～30min后，制得聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料；
(4)将改性胶原蛋白溶液加入到质量分数为60％的醋酸溶液中，加入聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，搅拌均匀后在365nm紫外灯下照射20～30min，向溶液中加入碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，交联反应24h，制得自制乳化剂；
(5)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60～65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2～10：5：2混合进行乳化，转速为1000～1500r/min，20～30min后，加入纳米银与云母的混合物，搅拌均匀后加热至75～80℃，保温1～2h后，加入环氧树脂，升温至140～150℃，缓慢搅拌至消泡，转速为100～200r/min，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；
(6)将自制乳化剂加入合成树脂基体中，加热至75～80℃，保温20～30min后，自然冷却至室温，制得成品。
优选的，上述步骤(3)中：聚乙烯醇、80％的乙醇溶液和加入0.1mol/L的盐酸溶液质量比为5：10：2。
优选的，上述步骤(4)中：改性胶原蛋白溶液、质量分数为60％的醋酸溶液与聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料体积比为3：5：10～3：5：20；聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料、碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为10：1：1～10：5：1。
优选的，上述步骤(5)中：纳米银与云母的质量比为1：10；胶原蛋白水溶液、纳米银与云母的混合物与环氧树脂质量比为1：1：10。
优选的，上述步骤(6)中：自制乳化剂与合成树脂基体体积比为1：8～2：8。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
制备合成树脂时，使用自制乳化剂；制备聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，再结合改性胶原蛋白在紫外光照射下，制备得到自制乳化剂；二氧化锆具备良好的热稳定性，以及优良的强度和韧性，借助聚乙烯醇复合到环氧树脂中，不仅可以形成强韧的网状结构，还使本产品制备得到涂层涂覆至夜灯灯罩外侧时，具备热稳定性，可以长时间的使用台灯；三螺旋分子结构的胶原蛋白刚性较强，经过水性聚氨酯改性后的胶原蛋白，硬脆性降低，柔顺度适中，形成的网络结构能够紧密的交叉互穿在聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料形成的网络结构外侧的同时，将网状结构改变成双层螺旋结构的双层网状结构，且胶原蛋白上的氨基还会与环氧树脂中的环氧基反应，使得乳化时可以将环氧树脂均匀的锁在双层网络中，这样制备的合成树脂制得涂层后更加耐磨、耐用。
制备合成树脂基体时，先将掺杂纳米银的云母粉掺杂纳米银加入发泡后的改性胶原蛋白中，并进行加热，使发泡的改性胶原蛋白变性破碎，经过水性聚氨酯改性后的胶原蛋白能够更好的粘结在掺杂纳米银的云母表面，且更易与环氧树脂发生反应，再将包覆发泡改性胶原蛋白的掺杂纳米银的云母加入环氧树脂中制得合成树脂基体；发泡的改性胶原蛋白变性破碎粘结在掺杂纳米银的云母粉表面，加入环氧树脂后与环氧基产生吸附作用，将掺杂纳米银的云母与环氧树脂结合，降低树脂的透光性，使本产品制得的涂层不仅具备抗菌性能，在使用时还使夜灯在夜间的光亮减弱，减少对人眼部的刺激；加入乳化剂后，片状的云母结合环氧树脂镶嵌在乳化剂的上层网络中，再次加热，粘结在云母表面变性的胶原蛋白与乳化剂中的胶原蛋白将聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料形成的网络结构和纳米银紧密包裹住，形成外刚内韧的双层网络结构，使本产品制成的涂层更加抗菌、耐磨，且清洁时简单擦拭即可清洁干净，延长夜灯灯罩的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的抗菌易去污合成树脂的各指标测试方法如下：
耐磨性：将实施例1、2与对比例1制得的合成树脂制备成涂料后涂覆在夜灯灯罩外侧后，进行耐磨性对比，分别对未摩擦之前、摩擦50次、摩擦100次后进行称重，重量变化越小，耐磨性能越好。
使用寿命：将实施例1、2与对比例2制得的合成树脂制备成涂料后涂覆在夜灯灯罩外侧后，在黑暗环境中进行常亮使用寿命测试，记录夜灯第一次变暗的时间，时间越长，使用寿命越长。
实施例1
一种抗菌易去污合成树脂，按重量份数计，主要包括：
10份的自制乳化剂、80份的合成树脂基体、10份的云母、1份的纳米银和18份的改性胶原蛋白。
一种抗菌易去污合成树脂的制备，所述抗菌易去污合成树脂制备方法为：
(1)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；
(2)在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2混合进行乳化，转速为1000r/min，反应20min后静置，消泡后制备改性胶原蛋白；
(3)将聚乙烯醇粉末溶于质量分数为80％的乙醇溶液中，加入0.1mol/L的盐酸溶液，聚乙烯醇、80％的乙醇溶液和加入0.1mol/L的盐酸溶液质量比为5：10：2，室温搅拌均匀得聚乙烯醇溶液；将正丙醇锆与甲基丙烯酸溶液按摩尔比1：2均匀混合，制得锆离子溶液；在磁力搅拌下将锆离子溶液加入聚乙烯醇溶液中，在转速为800r/min转速下，搅拌2min后，制得聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料；
(4)将改性胶原蛋白溶液加入到质量分数为60％的醋酸溶液中，加入聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，改性胶原蛋白溶液、质量分数为60％的醋酸溶液与聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料体积比为3：5：10，搅拌均匀后在365nm紫外灯下照射20min，向溶液中加入碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料、碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为10：1：1，交联反应24h，制得自制乳化剂；
(5)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2混合进行乳化，转速为1000r/min，20min后，加入纳米银与云母的混合物，纳米银与云母的质量比为1：10，胶原蛋白水溶液、纳米银与云母的混合物与环氧树脂质量比为1：1：10，搅拌均匀后加热至75℃，保温1h后，加入环氧树脂，升温至140℃，缓慢搅拌至消泡，转速为100r/min，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；
(6)将自制乳化剂加入合成树脂基体中，自制乳化剂与合成树脂基体体积比为1：8，加热至75℃，保温20min后，自然冷却至室温，制得成品。
实施例2
一种抗菌易去污合成树脂，按重量份数计，主要包括：
20份的自制乳化剂、160份的合成树脂基体、20份的云母、2份的纳米银和26份的改性胶原蛋白。
一种抗菌易去污合成树脂的制备，所述抗菌易去污合成树脂制备方法为：
(1)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；
(2)在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：5：2混合进行乳化，转速为1500r/min，反应30min后静置，消泡后制备改性胶原蛋白；
(3)将聚乙烯醇粉末溶于质量分数为80％的乙醇溶液中，加入0.1mol/L的盐酸溶液，聚乙烯醇、80％的乙醇溶液和加入0.1mol/L的盐酸溶液质量比为5：10：2，室温搅拌均匀得聚乙烯醇溶液；将正丙醇锆与甲基丙烯酸溶液按摩尔比1：2均匀混合，制得锆离子溶液；在磁力搅拌下将锆离子溶液加入聚乙烯醇溶液中，在转速为1000r/min转速下，搅拌30min后，制得聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料；
(4)将改性胶原蛋白溶液加入到质量分数为60％的醋酸溶液中，加入聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，改性胶原蛋白溶液、质量分数为60％的醋酸溶液与聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料体积比为3：5：20，搅拌均匀后在365nm紫外灯下照射20min，向溶液中加入碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料、碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为10：5：1，交联反应24h，制得自制乳化剂；
(5)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：5：2混合进行乳化，转速为1500r/min，30min后，加入纳米银与云母的混合物，纳米银与云母的质量比为1：10，胶原蛋白水溶液、纳米银与云母的混合物与环氧树脂质量比为1：1：10，搅拌均匀后加热至85℃，保温2h后，加入环氧树脂，升温至150℃，缓慢搅拌至消泡，转速为200r/min，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；
(6)将自制乳化剂加入合成树脂基体中，自制乳化剂与合成树脂基体体积比为1：8，加热至80℃，保温30min后，自然冷却至室温，制得成品。
对比例1
一种抗菌易去污合成树脂，按重量份数计，主要包括：
10份的天然乳化剂、80份的合成树脂基体、10份的云母、1份的纳米银和18份的改性胶原蛋白。
一种抗菌易去污合成树脂的制备，所述抗菌易去污合成树脂制备方法为：
(1)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2混合进行乳化，转速为1000r/min，20min后，加入纳米银与云母的混合物，纳米银与云母的质量比为1：10，胶原蛋白水溶液、纳米银与云母的混合物与环氧树脂质量比为1：1：10，搅拌均匀后加热至75℃，保温1h后，加入环氧树脂，升温至140℃，缓慢搅拌至消泡，转速为100r/min，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；
(2)将天然乳化剂加入合成树脂基体中，自制乳化剂与合成树脂基体体积比为1：8，加热至75℃，保温20min后，自然冷却至室温，制得成品。、所述步骤(2)使用的天然乳化剂为阿拉伯胶。
对比例2
对比例2的处方组成同实施例1。该抗菌易去污合成树脂的制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(5)的不同，将步骤(5)修改为：将纳米银与云母混合，纳米银与云母的质量比为1：10，将环氧树脂与纳米银与云母混合物于150℃混合均匀，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；其余制备步骤同实施例1。
效果例1
下表1给出了采用本发明实施例1、2与对比例1的抗菌易去污合成树脂制备层涂料后的耐磨性分析结果。
表1
Figure BDA0003257888130000091
效果例2
下表2给出了采用本发明实施例1、2与对比例2的抗菌易去污合成树脂制备层涂料后的使用寿命分析结果
表2
夜灯第一次变暗的时间(h)
实施例1 857
实施例2 859
对比例2 521
通过表1中实施例1、2与对比例1的实验数据比较可以明显发现，在制备抗菌易去污合成树脂时使用的自制乳化剂，可使得本产品制备成涂料在抗菌、易去污的同时，具备优异的耐磨性能；通过表1中实施例1、2与对比例2的实验数据比较可以明显发现，在制备抗菌易去污合成树脂时使用发泡的改性胶原蛋白将纳米银与云母混合物包覆后加入环氧树脂中制备的合成树脂基体，可使得本产品制备成涂料在抗菌、易去污的同时，使夜灯亮度适中并且在夜间使用且使用寿命较长。
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。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种抗菌易去污合成树脂，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：10～20份自制乳化剂、80～160份合成树脂基体、10～20份云母、1～2份纳米银和18～26份改性胶原蛋白；
所述自制乳化剂的制备原料包括：聚乙烯醇、二氧化锆、改性蛋白质、水。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌易去污合成树脂，其特征在于，所述自制乳化剂为将聚乙烯醇与二氧化锆复合后，再结合改性胶原蛋白在紫外光照射下，制备得到自制乳化剂；所述改性胶原蛋白为用水性聚氨酯与胶原蛋白反应制得。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌易去污合成树脂，其特征在于，所述合成树脂基体为先将掺杂纳米银的云母粉掺杂纳米银加入发泡后的改性胶原蛋白中，加热后再将包覆发泡改性胶原蛋白的掺杂纳米银的云母加入环氧树脂中制得合成树脂基体。
4.一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，制备抗菌易去污合成树脂的工艺流程为：改性胶原蛋白制备，聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，自制乳化剂制备，合成树脂基体制备，合成树脂制备。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60～65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；
(2)在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2～10：5：2混合进行乳化，转速为1000～1500r/min，反应20～30min后静置，消泡后制备改性胶原蛋白；
(3)将聚乙烯醇粉末溶于质量分数为80％的乙醇溶液中，加入0.1mol/L的盐酸溶液，室温搅拌均匀得聚乙烯醇溶液；将正丙醇锆与甲基丙烯酸溶液按摩尔比1：2均匀混合，制得锆离子溶液；在磁力搅拌下将锆离子溶液加入聚乙烯醇溶液中，在转速为800～1000r/min转速下，搅拌20～30min后，制得聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料；
(4)将改性胶原蛋白溶液加入到质量分数为60％的醋酸溶液中，加入聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料，搅拌均匀后在365nm紫外灯下照射20～30min，向溶液中加入碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，交联反应24h，制得自制乳化剂；
(5)将明胶、水和氢氧化钠水溶液按质量比20：3：5混合，加入三口烧瓶中，混合均匀后升温至60～65℃反应4h，制得胶原蛋白水溶液；在高速剪切条件下，将胶原蛋白溶液、水、水性聚氨酯按体积比10：2：2～10：5：2混合进行乳化，转速为1000～1500r/min，20～30min后，加入纳米银与云母的混合物，搅拌均匀后加热至75～80℃，保温1～2h后，加入环氧树脂，升温至140～150℃，缓慢搅拌至消泡，转速为100～200r/min，自然冷却至室温，制得合成树脂基体；
(6)将自制乳化剂加入合成树脂基体中，加热至75～80℃，保温20～30min后，自然冷却至室温，制得成品。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中：聚乙烯醇、80％的乙醇溶液和加入0.1mol/L的盐酸溶液质量比为5：10：2。
7.根据权利要求5所述的一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中：改性胶原蛋白溶液、质量分数为60％的醋酸溶液与聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料体积比为3：5：10～3：5：20；聚乙烯醇与二氧化锆的复合材料、碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为10：1：1～10：5：1。
8.根据权利要求5所述的一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)中：纳米银与云母的质量比为1：10；胶原蛋白水溶液、纳米银与云母的混合物与环氧树脂质量比为1：1：10。
9.根据权利要求5所述的一种抗菌易去污合成树脂的制备方法，其特征在于，上述步骤(6)中：自制乳化剂与合成树脂基体体积比为1：8～2：8。
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