CN114031985A - 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法 - Google Patents

一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114031985A
CN114031985A CN202111315704.4A CN202111315704A CN114031985A CN 114031985 A CN114031985 A CN 114031985A CN 202111315704 A CN202111315704 A CN 202111315704A CN 114031985 A CN114031985 A CN 114031985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
graphene
photocatalytic coating
solution
stirring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202111315704.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李娇
王明宇
宋振华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202111315704.4A priority Critical patent/CN114031985A/zh
Publication of CN114031985A publication Critical patent/CN114031985A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • C08F212/26—Nitrogen
    • C08F212/28—Amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯的光催化涂料，该涂料包括如下重量份的原料：氟碳树脂30‑40份、丙烯酸树脂15‑20份、硅藻土8‑12份、六偏磷酸钠5‑8份、羟丙甲基纤维素5‑10份、乙醇15‑20份、消泡剂2‑4份、抗菌剂4‑6份、改性石墨烯10‑12份；本发明还公开了该涂料的制备方法，第一步将改性石墨烯加入乙醇中得到改性石墨烯分散液；第二步向氟碳树脂、丙烯酸树脂中加入抗菌剂、改性石墨烯分散液，得到预混液；第三步向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和消泡剂，得到混合液；第四步混合液经溶剂热反应得到光催化涂料。由于抗菌剂和改性石墨烯可有效防止细菌和真菌滋生，因此延长涂料的使用寿命。

Description

一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法。
背景技术
光催化涂料是一种添加了光催化剂的功能涂料，在紫外光和可见光的作用下，涂料中的光催化剂会产生强烈的氧化还原能力。将光催化涂料涂刷于室内，可将室内空气中的甲醛、甲苯、烃类、羧酸等有机物降解为无害的水和二氧化碳，可有效降解空气中的氨气、一氧化碳、氮氧化物等无机类有毒有害气体，同时还具备杀菌、除臭、抗污等功能。在光催化反应的过程中，光催化剂本身不发生变化和损耗，因此，光催化涂料可以持续、持久的对室内空气进行净化，是解决室内空气污染的一种较好方法，可为人们创造一个健康、安全、舒适的生活居住空间，其环境效益十分显著。
参考中国专利CN110003749A公开的一种高效光催化涂料，包括如下原料：丙烯酸酯乳液、钛白粉、滑石粉、云母粉、高效光催化剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂和去离子水，该发明利用TiO2纳米片具有较大的受光面积，可显著提高光催化涂料的空气净化效果，但是环境中的细菌、真菌易附着滋生在涂料表面，造成涂料污染进而影响美观，因此，开发一种具有抗菌作用的基于石墨烯的光催化涂料是业界需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法。
本发明需要解决的问题：现有技术中，涂料表面易附着滋生细菌、真菌，造成涂料污染进而影响美观，因此，开发一种具有抗菌作用的基于石墨烯的光催化涂料是业界需要解决的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于石墨烯的光催化涂料，包括如下重量份的原料：
氟碳树脂30-40份、丙烯酸树脂15-20份、硅藻土8-12份、六偏磷酸钠5-8份、羟丙甲基纤维素5-10份、乙醇15-20份、消泡剂2-4份、抗菌剂4-6份、改性石墨烯10-12份；
该基于石墨烯的光催化涂料由如下步骤制成：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入抗菌剂、改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和消泡剂，搅拌混合均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于170-230℃溶剂热反应12-16h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
进一步，步骤A3所述消泡剂为二甲基硅油、十八醇、聚二醇中的任意一种。
其中抗菌剂由如下步骤制得：
步骤S1，向干燥的三口烧瓶中加入咪唑、氢氧化钠和乙腈，于230-260rpm转速下磁力搅拌20-30min，放入超声清洗器中超声振荡10-15min，向其中加入溴代十二烷烃的乙腈溶液，升温至60℃回流反应13-15h，抽滤，滤液用旋转蒸发仪去除有机溶剂，通过柱层析分离提纯，得到中间体1；
反应过程如下：
Figure BDA0003343586500000031
步骤S2，向三口烧瓶中加入中间体1和氯仿，搅拌均匀后，向其中加入乙烯基苄氯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，于250-270rpm转速下磁力搅拌15-20min，升温至50℃回流反应8-9h，用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩，所得产物溶于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入无水乙醚进行沉降，析出粘性液体，再用去离子水洗涤3-5次，得到中间体2；
反应过程如下：
Figure BDA0003343586500000032
步骤S3，向三口烧瓶中加入去离子水，于300-350rpm转速下搅拌，向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌1-1.5h，加入体积分数25％的氨水溶液，再继续搅拌2-2.5h，产物在5000rpm转速下离心10min，沉淀用去离子水、无水乙醇分别洗涤2-3次，再置于70℃条件下干燥4-5h，得到中间体3；
步骤S4，将中间体3加入到无水乙醇中，超声分散后，加入中间体2，升温至70℃搅拌0.5h，加入引发剂，保温反应5-6h，产物经离心得到沉淀，沉淀用无水乙醇洗涤2-3次，再置于70℃条件下干燥4-5h，得到抗菌剂。
进一步，步骤S1所述咪唑、氢氧化钠、乙腈、溴代十二烷烃的乙腈溶液的用量比为0.05-0.06mol：0.07-0.08mol：14-18mL：15-17mL，溴代十二烷烃的乙腈溶液中溴代十二烷烃和乙腈的用量比为0.6mol：15mL，柱层析分离提纯所使用的洗脱剂为二氯甲烷和甲醇按照质量比10-20：1配制而成。
进一步，步骤S2所述中间体1、氯仿、乙烯基苄氯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚的用量比为0.02-0.03mol：10-15mL：0.025-0.027mol：0.005-0.008mol。
进一步，步骤S3所述去离子水、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水溶液的用量比为50-58mL：3-5mL：1-2mL。
进一步，步骤S4所述中间体3、无水乙醇、中间体2、引发剂的用量比为0.1-0.2g：10-13mL：0.2-0.3g：0.01-0.012g，引发剂为AIBN。
其中改性石墨烯由如下步骤制得：
步骤C1，将质量分数98％的浓硫酸加到三口烧瓶中，置于冰水浴中，加入石墨粉、硝酸钠，磁力搅拌反应2h后加入高锰酸钾，再继续搅拌2h，升温至35℃搅拌反应2h，加入去离子水，升温至80℃，保温15min，将反应液倒入盛有去离子水的烧杯中，滴加质量分数30％的过氧化氢溶液，过滤，滤液用质量分数10％的盐酸洗涤1-2次，再用蒸馏水洗至中性，然后在8500rpm转速下离心30min，最后，用截留分子量8000-14000的透析袋透析7天，再置于-45℃冷冻干燥，得到氧化石墨烯；
步骤C2，将FeCl2·4H2O和FeCl3溶于去离子水中，通入氮气保护，向其中滴加质量分数40％的氨水，升温至50℃，搅拌反应30-40min，得到Fe3O4纳米粒子；
步骤C3，将壳聚糖溶于质量分数2％的醋酸溶液中得到壳聚糖溶液，将Fe3O4纳米粒子加入壳聚糖溶液中，向其中加入质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃，回流反应2h，得到磁性壳聚糖；
步骤C4，将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散30min，加入0.05mol/L的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐溶液，搅拌混合2h，向其中加入磁性壳聚糖的醋酸溶液，超声分散10min再搅拌混合2h，加入质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃反应2h，离心，沉淀经去离子水洗涤2-3次，再置于60-70℃条件下干燥4-5h，得到改性石墨烯。
进一步，步骤C1所述浓硫酸、石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾、过氧化氢溶液的用量比为115-118mL：5.1-5.5g：6-6.2g：15.2-15.5g：12-14mL。
进一步，步骤C2所述FeCl2·4H2O、FeCl3、去离子水、氨水的用量比为0.55-0.6g：1.5-2g、150-160mL：14-18mL。
进一步，步骤C3所述壳聚糖、醋酸溶液、Fe3O4纳米粒子、戊二醛溶液的用量比为0.5-0.6g：100-110mL：0.2-0.3g：5-6mL。
进一步，步骤C4所述氧化石墨烯、去离子水、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐溶液、磁性壳聚糖的醋酸溶液、戊二醛溶液的用量比为0.1-0.15g：50-70mL：5-8mL：10-12mL：5-6mL，磁性壳聚糖的醋酸溶液中磁性壳聚糖和醋酸溶液的用量比为0.1-0.2g：10-20mL，醋酸溶液的质量分数为2％。
一种基于石墨烯的光催化涂料，包括如下制备方法：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入抗菌剂、改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和消泡剂，搅拌混合均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于170-230℃溶剂热反应12-16h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
本发明的有益效果：本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法，采用氟碳树脂和丙烯酸树脂为涂料基材，使制备的涂料光催化活性好，加入抗菌剂和改性石墨烯后具备抗菌性能，可有效防止细菌和真菌滋生，延长涂料的使用寿命，其中抗菌剂由如下合成路线制得，咪唑和溴代十二烷烃发生取代反应生成中间体1，中间体1和乙烯基苄氯反应生成中间体2，乙烯基三乙氧基硅烷在氨水的作用下生成中间体3，即表面具有双键的硅球，中间体3与中间体2反应，在引发剂的作用下发生自由基聚合形成含有咪唑季铵盐的聚合物，其中咪唑基能够破坏细菌细胞膜结构还能抑制细菌粘附，季铵盐吸附到细胞壁表面，扩散穿透细胞壁与细胞膜结合，破坏细胞膜的组成，导致细胞内物质如K+、DNA、RNA的泄露，造成菌体死亡。
同时，改性石墨烯也具有抗菌活性，石墨烯片层锋利的边缘，破坏了细胞膜的完整性，导致了细菌的死亡，石墨烯可以产生氧化基团让微生物产生氧化应激反应，氧化其内部物质使其迅速衰亡并且石墨烯还可以包裹、缠绕住微生物，造成其膜电位的降低或电解质的外流从而达到抗菌的目的，另外，壳聚糖具有较好的生物相容性、可降解、抗菌性能和吸附污染物等优点，壳聚糖带有大量的氨基，可与氧化石墨烯表面的羟基、羧基反应，使其结合在一起，壳聚糖作为桥梁将石墨烯与涂料基材有机结合在一起，降低表面能，增加相容性，由此制备得到的涂料，不仅具备优异的光催化性能，还具有抗菌性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
抗菌剂由如下步骤制得：
步骤S1，向干燥的三口烧瓶中加入0.05mol咪唑、0.07mol氢氧化钠和14mL乙腈，于230rpm转速下磁力搅拌20min，放入超声清洗器中超声振荡10min，向其中加入15mL溴代十二烷烃的乙腈溶液，升温至60℃回流反应13h，抽滤，滤液用旋转蒸发仪去除有机溶剂，通过柱层析分离提纯，得到中间体1，其中柱层析分离提纯所使用的洗脱剂为二氯甲烷和甲醇按照质量比10：1配制而成；
步骤S2，向三口烧瓶中加入0.02mol中间体1和10mL氯仿，搅拌均匀后，向其中加入0.025mol乙烯基苄氯、0.005mol2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，于250rpm转速下磁力搅拌15min，升温至50℃回流反应8h，用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩，所得产物溶于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入无水乙醚进行沉降，析出粘性液体，再用去离子水洗涤3次，得到中间体2；
步骤S3，向三口烧瓶中加入50mL去离子水，于300rpm转速下搅拌，向其中加入3mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌1h，加入1mL体积分数25％的氨水溶液，再继续搅拌2h，产物在5000rpm转速下离心10min，沉淀用去离子水、无水乙醇分别洗涤2次，再置于70℃条件下干燥4h，得到中间体3；
步骤S4，将0.1g中间体3加入到10mL无水乙醇中，超声分散后，加入0.2g中间体2，升温至70℃搅拌0.5h，加入0.0g AIBN，保温反应5h，产物经离心得到沉淀，沉淀用无水乙醇洗涤2次，再置于70℃条件下干燥4h，得到抗菌剂。
实施例2
抗菌剂由如下步骤制得：
步骤S1，向干燥的三口烧瓶中加入0.055mol咪唑、0.075mol氢氧化钠和16mL乙腈，于250rpm转速下磁力搅拌25min，放入超声清洗器中超声振荡10min，向其中加入16mL溴代十二烷烃的乙腈溶液，升温至60℃回流反应14h，抽滤，滤液用旋转蒸发仪去除有机溶剂，通过柱层析分离提纯，得到中间体1，其中柱层析分离提纯所使用的洗脱剂为二氯甲烷和甲醇按照质量比15：1配制而成；
步骤S2，向三口烧瓶中加入0.025mol中间体1和13mL氯仿，搅拌均匀后，向其中加入0.026mol乙烯基苄氯、0.006mol2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，于260rpm转速下磁力搅拌17min，升温至50℃回流反应8h，用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩，所得产物溶于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入无水乙醚进行沉降，析出粘性液体，再用去离子水洗涤4次，得到中间体2；
步骤S3，向三口烧瓶中加入55mL去离子水，于330rpm转速下搅拌，向其中加入4mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌1h，加入1mL体积分数25％的氨水溶液，再继续搅拌2h，产物在5000rpm转速下离心10min，沉淀用去离子水、无水乙醇分别洗涤2次，再置于70℃条件下干燥4h，得到中间体3；
步骤S4，将0.15g中间体3加入到12mL无水乙醇中，超声分散后，加入0.25g中间体2，升温至70℃搅拌0.5h，加入0.01g AIBN，保温反应5h，产物经离心得到沉淀，沉淀用无水乙醇洗涤2次，再置于70℃条件下干燥4h，得到抗菌剂。
实施例3
抗菌剂由如下步骤制得：
步骤S1，向干燥的三口烧瓶中加入0.06mol咪唑、0.08mol氢氧化钠和18mL乙腈，于260rpm转速下磁力搅拌30min，放入超声清洗器中超声振荡15min，向其中加入17mL溴代十二烷烃的乙腈溶液，升温至60℃回流反应15h，抽滤，滤液用旋转蒸发仪去除有机溶剂，通过柱层析分离提纯，得到中间体1，其中柱层析分离提纯所使用的洗脱剂为二氯甲烷和甲醇按照质量比20：1配制而成；
步骤S2，向三口烧瓶中加入0.03mol中间体1和15mL氯仿，搅拌均匀后，向其中加入0.027mol乙烯基苄氯、0.008mol2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，于270rpm转速下磁力搅拌20min，升温至50℃回流反应9h，用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩，所得产物溶于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入无水乙醚进行沉降，析出粘性液体，再用去离子水洗涤5次，得到中间体2；
步骤S3，向三口烧瓶中加入58mL去离子水，于350rpm转速下搅拌，向其中加入5mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌1.5h，加入2mL体积分数25％的氨水溶液，再继续搅拌2.5h，产物在5000rpm转速下离心10min，沉淀用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，再置于70℃条件下干燥5h，得到中间体3；
步骤S4，将0.2g中间体3加入到13mL无水乙醇中，超声分散后，加入0.3g中间体2，升温至70℃搅拌0.5h，加入0.012g AIBN，保温反应6h，产物经离心得到沉淀，沉淀用无水乙醇洗涤3次，再置于70℃条件下干燥5h，得到抗菌剂。
实施例4
改性石墨烯由如下步骤制得：
步骤C1，将115mL质量分数98％的浓硫酸加到三口烧瓶中，置于冰水浴中，加入5.1g石墨粉、6g硝酸钠，磁力搅拌反应2h后加入15.2g高锰酸钾，再继续搅拌2h，升温至35℃搅拌反应2h，加入去离子水，升温至80℃，保温15min，将反应液倒入盛有去离子水的烧杯中，滴加12mL质量分数30％的过氧化氢溶液，过滤，滤液用质量分数10％的盐酸洗涤1次，再用蒸馏水洗至中性，然后在8500rpm转速下离心30min，最后，用截留分子量8000的透析袋透析7天，再置于-45℃冷冻干燥，得到氧化石墨烯；
步骤C2，将0.55g FeCl2·4H2O和1.5g FeCl3溶于150mL去离子水中，通入氮气保护，向其中滴加14mL质量分数40％的氨水，升温至50℃，搅拌反应30min，得到Fe3O4纳米粒子；
步骤C3，将0.5g壳聚糖溶于100mL质量分数2％的醋酸溶液中得到壳聚糖溶液，将0.2gFe3O4纳米粒子加入壳聚糖溶液中，向其中加入5mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃，回流反应2h，得到磁性壳聚糖；
步骤C4，将0.1g氧化石墨烯加入50mL去离子水中，超声分散30min，加入5mL0.05mol/L的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐溶液，搅拌混合2h，向其中加入10mL磁性壳聚糖的醋酸溶液，超声分散10min再搅拌混合2h，加入5mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃反应2h，离心，沉淀经去离子水洗涤2次，再置于60℃条件下干燥4h，得到改性石墨烯，其中磁性壳聚糖的醋酸溶液中磁性壳聚糖和醋酸溶液的用量比为0.1g：10mL，醋酸溶液的质量分数为2％。
实施例5
改性石墨烯由如下步骤制得：
步骤C1，将116mL质量分数98％的浓硫酸加到三口烧瓶中，置于冰水浴中，加入5.3g石墨粉、6.1g硝酸钠，磁力搅拌反应2h后加入15.3g高锰酸钾，再继续搅拌2h，升温至35℃搅拌反应2h，加入去离子水，升温至80℃，保温15min，将反应液倒入盛有去离子水的烧杯中，滴加13mL质量分数30％的过氧化氢溶液，过滤，滤液用质量分数10％的盐酸洗涤1次，再用蒸馏水洗至中性，然后在8500rpm转速下离心30min，最后，用截留分子量10000的透析袋透析7天，再置于-45℃冷冻干燥，得到氧化石墨烯；
步骤C2，将0.58g FeCl2·4H2O和1.7g FeCl3溶于155mL去离子水中，通入氮气保护，向其中滴加16mL质量分数40％的氨水，升温至50℃，搅拌反应35min，得到Fe3O4纳米粒子；
步骤C3，将0.55g壳聚糖溶于105mL质量分数2％的醋酸溶液中得到壳聚糖溶液，将0.25gFe3O4纳米粒子加入壳聚糖溶液中，向其中加入5.5mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃，回流反应2h，得到磁性壳聚糖；
步骤C4，将0.13g氧化石墨烯加入60mL去离子水中，超声分散30min，加入6mL0.05mol/L的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐溶液，搅拌混合2h，向其中加入11mL磁性壳聚糖的醋酸溶液，超声分散10min再搅拌混合2h，加入5mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃反应2h，离心，沉淀经去离子水洗涤2次，再置于65℃条件下干燥4h，得到改性石墨烯，其中磁性壳聚糖的醋酸溶液中磁性壳聚糖和醋酸溶液的用量比为0.15g：15mL，醋酸溶液的质量分数为2％。
实施例6
改性石墨烯由如下步骤制得：
步骤C1，将118mL质量分数98％的浓硫酸加到三口烧瓶中，置于冰水浴中，加入5.5g石墨粉、6.2g硝酸钠，磁力搅拌反应2h后加入15.5g高锰酸钾，再继续搅拌2h，升温至35℃搅拌反应2h，加入去离子水，升温至80℃，保温15min，将反应液倒入盛有去离子水的烧杯中，滴加14mL质量分数30％的过氧化氢溶液，过滤，滤液用质量分数10％的盐酸洗涤2次，再用蒸馏水洗至中性，然后在8500rpm转速下离心30min，最后，用截留分子量14000的透析袋透析7天，再置于-45℃冷冻干燥，得到氧化石墨烯；
步骤C2，将0.6g FeCl2·4H2O和2g FeCl3溶于160mL去离子水中，通入氮气保护，向其中滴加18mL质量分数40％的氨水，升温至50℃，搅拌反应40min，得到Fe3O4纳米粒子；
步骤C3，将0.6g壳聚糖溶于110mL质量分数2％的醋酸溶液中得到壳聚糖溶液，将0.3gFe3O4纳米粒子加入壳聚糖溶液中，向其中加入6mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃，回流反应2h，得到磁性壳聚糖；
步骤C4，将0.15g氧化石墨烯加入70mL去离子水中，超声分散30min，加入8mL0.05mol/L的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐溶液，搅拌混合2h，向其中加入12mL磁性壳聚糖的醋酸溶液，超声分散10min再搅拌混合2h，加入6mL质量分数50％的戊二醛溶液，升温至60℃反应2h，离心，沉淀经去离子水洗涤3次，再置于70℃条件下干燥5h，得到改性石墨烯，其中磁性壳聚糖的醋酸溶液中磁性壳聚糖和醋酸溶液的用量比为0.2g：20mL，醋酸溶液的质量分数为2％。
实施例7
一种基于石墨烯的光催化涂料，包括如下重量份的原料：
氟碳树脂30份、丙烯酸树脂15份、硅藻土8份、六偏磷酸钠5份、羟丙甲基纤维素5份、乙醇15份、二甲基硅油2份、抗菌剂4份、改性石墨烯10份；
该基于石墨烯的光催化涂料由如下步骤制成：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入实施例1制备的抗菌剂、实施例4制备的改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和二甲基硅油，搅拌混合均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于170℃溶剂热反应12h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
实施例8
一种基于石墨烯的光催化涂料，包括如下重量份的原料：
氟碳树脂35份、丙烯酸树脂17份、硅藻土10份、六偏磷酸6份、羟丙甲基纤维素7份、乙醇17份、二甲基硅油3份、抗菌剂5份、改性石墨烯11份；
该基于石墨烯的光催化涂料由如下步骤制成：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入实施例2制备的抗菌剂、实施例5制备的改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和二甲基硅油，搅拌混合均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于200℃溶剂热反应14h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
实施例9
一种基于石墨烯的光催化涂料，包括如下重量份的原料：
氟碳树脂40份、丙烯酸树脂20份、硅藻土12份、六偏磷酸钠8份、羟丙甲基纤维素10份、乙醇20份、十八醇4份、抗菌剂6份、改性石墨烯12份；
该基于石墨烯的光催化涂料由如下步骤制成：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入实施例3制备的抗菌剂、实施例6制备的改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和十八醇，搅拌混合均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于230℃溶剂热反应16h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
对比例1
宣城晶瑞新材料有限公司生产的透明光催化涂层涂料。
对比例2
对比例2的光催化涂料的制备方法参照实施例7，不同点在于不添加抗菌剂。
对实施例7-9和对比例1、2得到的光催化涂料做如下性能测试：(1)漆膜硬度，根据GB/T 6739-2006，用具有规定尺寸、形状和硬度铅笔芯的铅笔推过漆膜表面时，根据漆膜表面产生一系列缺陷判断漆膜硬度；(2)冲击强度，采用GB/T1732-93标准《漆膜耐冲击测定法》测试涂膜的冲击强度；(3)附着力，采用国家标准GB/T1720-1989《漆膜附着力测定法》，使用四倍放大镜评估圆形轧制线划痕线内的薄膜的完整性，以等级表示，最优评定为1级，7级为附着力最低。(4)抑菌性能，首先，将大肠杆菌菌落接种于新鲜灭菌的LB液体培养基中，在37℃下恒温振荡培养12h，测试菌液吸光度，根据生长曲线确定菌悬液浓度为5×109CFU/mL，分别将涂料样品放入超净工作台内平皿中，向其中滴加20μL细菌悬液，使试验菌液与涂料样品充分接触，紫外照射20min，进一步用2mL无菌PBS吹打下样品表面的菌液，收集洗涤的PBS并与未紫外照射的无涂料对照组菌液，于37℃下恒温培养，24h后计数平板菌落数，将对照组的平板菌落数记为N0，将两组紫外光照射后的涂层样品的平板菌落数记为Nt，大肠杆菌的存活率计算公式：存活率(％)＝(NT/N0)×100％，杀菌率(％)＝100％-存活率，测试数据如表1所示：
表1
Figure BDA0003343586500000151
由表1可知，实施例7-9制备的光催化涂料所测试得到的硬度、冲击强度和附着力均比较优异，表现出优异的力学性能，实施例7-9制备的光催化涂料的杀菌率维持在95-96％之间，说明抗菌剂能大大提升涂料的抑菌作用。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种基于石墨烯的光催化涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：氟碳树脂30-40份、丙烯酸树脂15-20份、硅藻土8-12份、六偏磷酸钠5-8份、羟丙甲基纤维素5-10份、乙醇15-20份、消泡剂2-4份、抗菌剂4-6份、改性石墨烯10-12份；
其中抗菌剂由如下步骤制成：
步骤S1，将咪唑、氢氧化钠和乙腈搅拌均匀后，进行超声振荡，向其中加入溴代十二烷烃的乙腈溶液，升温至60℃回流反应13-15h，抽滤，旋蒸，通过柱层析分离提纯，得到中间体1；
步骤S2，将中间体1和氯仿搅拌均匀后，向其中加入乙烯基苄氯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，升温至50℃回流反应8-9h，经旋蒸得到的产物溶于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入无水乙醚沉降，析出粘性液体，水洗后得到中间体2；
步骤S3，将去离子水和乙烯基三乙氧基硅烷搅拌均匀后，加入氨水溶液，再继续搅拌2-2.5h，产物通过离心分离得到沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到中间体3；
步骤S4，将中间体3加入到无水乙醇中，超声分散后，加入中间体2，升温至70℃搅拌0.5h，加入引发剂，保温反应5-6h，产物经离心得到沉淀，沉淀经水洗、干燥，得到抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的光催化涂料，其特征在于：步骤S1所述咪唑、氢氧化钠、乙腈、溴代十二烷烃的乙腈溶液的用量比为0.05-0.06mol：0.07-0.08mol：14-18mL：15-17mL，溴代十二烷烃的乙腈溶液中溴代十二烷烃和乙腈的用量比为0.6mol：15mL，柱层析分离提纯所使用的洗脱剂为二氯甲烷和甲醇按照质量比10-20：1配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的光催化涂料，其特征在于：步骤S2所述中间体1、氯仿、乙烯基苄氯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚的用量比为0.02-0.03mol：10-15mL：0.025-0.027mol：0.005-0.008mol。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的光催化涂料，其特征在于：步骤S3所述去离子水、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水溶液的用量比为50-58mL：3-5mL：1-2mL。
5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的光催化涂料，其特征在于：步骤S4所述中间体3、无水乙醇、中间体2、引发剂的用量比为0.1-0.2g：10-13mL：0.2-0.3g：0.01-0.012g，引发剂为AIBN。
6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的光催化涂料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
步骤A1，将改性石墨烯加入乙醇中，搅拌分散均匀，得到改性石墨烯分散液；
步骤A2，将氟碳树脂、丙烯酸树脂搅拌均匀，向其中加入抗菌剂、改性石墨烯分散液，搅拌分散均匀，得到预混液；
步骤A3，向预混液中加入硅藻土、六偏磷酸钠、羟丙甲基纤维素和消泡剂，搅拌均匀，得到混合液；
步骤A4，将混合液加入到高压反应釜中，于170-230℃溶剂热反应12-16h，得到基于石墨烯的光催化涂料。
7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯的光催化涂料的制备方法，其特征在于：步骤A3所述消泡剂为二甲基硅油、十八醇、聚二醇中的任意一种。
CN202111315704.4A 2021-11-08 2021-11-08 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法 Withdrawn CN114031985A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111315704.4A CN114031985A (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111315704.4A CN114031985A (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114031985A true CN114031985A (zh) 2022-02-11

Family

ID=80136677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111315704.4A Withdrawn CN114031985A (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114031985A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115595053A (zh) * 2022-10-09 2023-01-13 江苏胜达科技有限公司（Cn） 胎圈钢丝防氧化处理工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105413647A (zh) * 2015-12-10 2016-03-23 福建师范大学福清分校 一种功能化石墨烯的制备方法
US20180002559A1 (en) * 2010-03-29 2018-01-04 The Clorox Company Polyelectrolyte complexes
CN108084374A (zh) * 2017-12-11 2018-05-29 合众（佛山）化工有限公司 一种持久抗菌性改性纳米SiO2分散液
CN108129389A (zh) * 2018-01-15 2018-06-08 西华师范大学 一种n-苄基吡唑类化合物及其制备方法
CN110157256A (zh) * 2018-01-26 2019-08-23 北京欧美中科学技术研究院 基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法
CN110371988A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 江南大学 一种二氧化硅抗菌微球的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180002559A1 (en) * 2010-03-29 2018-01-04 The Clorox Company Polyelectrolyte complexes
CN105413647A (zh) * 2015-12-10 2016-03-23 福建师范大学福清分校 一种功能化石墨烯的制备方法
CN108084374A (zh) * 2017-12-11 2018-05-29 合众（佛山）化工有限公司 一种持久抗菌性改性纳米SiO2分散液
CN108129389A (zh) * 2018-01-15 2018-06-08 西华师范大学 一种n-苄基吡唑类化合物及其制备方法
CN110157256A (zh) * 2018-01-26 2019-08-23 北京欧美中科学技术研究院 基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法
CN110371988A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 江南大学 一种二氧化硅抗菌微球的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李炳臻: ""苄基咪唑盐系列抗菌高分子的研究"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)，工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115595053A (zh) * 2022-10-09 2023-01-13 江苏胜达科技有限公司（Cn） 胎圈钢丝防氧化处理工艺
CN115595053B (zh) * 2022-10-09 2023-05-05 江苏胜达科技有限公司 胎圈钢丝防氧化处理工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106582560A (zh) 一种磁性壳聚糖复合吸附材料的制备及在染料废水处理中的应用
CN101213040B (zh) 具有抗菌和抗病毒活性的功能性纳米材料
WO2022041429A1 (zh) 一种含稀土/防污剂的防污凝胶粒子及其制备方法
CN110063340B (zh) 一种掺银二氧化钛纳米抗菌剂及其制备方法
CN112552537A (zh) 一种TiO2-季铵化聚乙烯亚胺改性聚乳酸的抗菌膜及其制法
CN106268705B (zh) 一种多功能空气净化膜及其制备方法
CN114031985A (zh) 一种基于石墨烯的光催化涂料及其制备方法
CN107899551A (zh) 含有聚吡咯的氨基氧化石墨烯/醋酸纤维素复合材料及其应用
CN108250477A (zh) 一种改性sebs材料及其制备方法和应用
CN108822655A (zh) 一种反应型除甲醛的墙面漆及其制备方法
CN115155306A (zh) 室内甲醛及有机挥发物的高效去除剂及其制备方法和应用
CN111944162A (zh) 一种超支化聚酯改性负载银离子硅藻土的制备方法
CN105884986B (zh) 一种生物相容性碳纳米管聚合物及其制备方法
CN101623594A (zh) 一种植物纳米复合材料净化空气污染的方法
CN106833090A (zh) 一种室内用多功能硅藻泥腻子粉及其制作方法
Murgel et al. Experimental apparatus for selection of adherent microorganisms under stringent growth conditions
CN113105776A (zh) 一种防指纹抗菌玻璃
CN114854808B (zh) 一种作为重金属吸附剂的脱硫弧菌亚种胞外聚合物及其制备
CN107629675A (zh) 一种石墨烯硅藻泥杀菌除醛涂料及其制备方法
CN113980531B (zh) 抗菌涂层液及其制备方法和应用
CN112778847B (zh) 一种长效光敏缓释抗菌涂料及其制备方法
CN110642643B (zh) 一种功能性建筑瓷砖及其制备方法
CN109557303B (zh) 一种多粘菌素b磁珠、制备方法及其应用
CN116218275B (zh) 一种除甲醛和去除室内tvoc的腻子粉及制备方法
CN116809032B (zh) 巯基改性壳聚糖多孔微球及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20220211

WW01 Invention patent application withdrawn after publication