CN114163928A - 一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料外墙涂料领域，公开了一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆及施工方法。该罩面漆的组成成分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液。本发明的淀粉样聚集罩面体系具有无色和极高的光学透明度，充分的保留外墙涂料本身的色泽与质感，并赋予外墙涂料优异的耐水性和耐候性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料外墙涂料领域，更具体地，涉及一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆及施工方法。
背景技术
随着科学技术的发展和生活水平的提高，大理石材因其高昂的价格、单一的花纹、繁杂的施工工艺以及令人担忧的安全性，已经无法满足人们对高档外墙装饰的需求。因此，仿石涂料以其施工便捷、成本较低、绿色环保、经久耐用、装饰效果逼真的特点越来越多地收到市场的青睐。自二十世纪八十年代以来，天然真石漆、质感漆和多彩漆的产品技术逐渐成熟，市场占有率也越来越高。外墙涂料涂层体系一般由底涂料、主涂料和面涂料组成，面涂料是外墙仿石涂料的最外层，也被称为罩面漆。罩面漆主要作用是提高外墙涂料的耐候性、耐水性，同时赋予外墙涂料不同的光泽。目前罩面漆主要分为以丙烯酸酯为代表的水性面漆和以环氧类、聚氨酯类为代表的有油性面漆，其中丙烯酸酯类罩面漆难以提供漆面足够的硬度和耐磨性，而环氧，聚氨酯类罩面漆耐候性差、有害物质超标，不符合环保标准。综上可知，现有的外墙涂料罩面漆体系难以同时兼顾环保性、耐候性、耐水性、耐磨性、耐污性、抗泛碱性等需求。
科学家们早就发现贻贝、藤壶、细菌等生物可以牢牢的吸附于各种材料的表面，受此启发，越来越多的仿生表面改性方法被提出。例如L-3,4-二羟基苯丙氨酸体系和单宁酸-铁(Ⅲ)络合物体系，两者均是利用邻苯酚类衍生物共价交联聚合，并通过范德华力、氢键，堆积作用力牢牢地黏附在材料表面。但是由于带有颜色、改性时间久和涂层稳定性差(尤其是在碱性环境中)等缺点而无法在建筑涂料领域利用。
淀粉样蛋白的聚集最早在人体病变的肾脏中被发现，后因能够被碘染色被误认为是淀粉样结构，藤壶、细菌正是通过淀粉样蛋白聚集的原理牢牢的吸附于各种材料界面。
因此，目前亟待提出一种新的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆产品，以解决目前现有的外墙涂料罩面漆存在的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆及施工方法。本发明的淀粉样聚集罩面体系具有无色和极高的光学透明度，充分的保留外墙涂料本身的色泽与质感，并赋予外墙涂料优异的耐水性和耐候性。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，该罩面漆的组成成分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液。
根据本发明，优选地，
所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂和缓冲溶液；
所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白和缓冲溶液；
所述缓冲溶液中的缓冲物质为HEPES、TAPS、TES、MOPS、PIPES和MES中的至少一种；所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为8-16mM。
根据本发明，优选地，所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为10-12mM。
根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将二硫键还原剂与缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于4-5℃的无光照环境中保存。
根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将淀粉样蛋白与缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
根据本发明，优选地，所述缓冲溶液的制备方法包括：将缓冲物质与水混合，得到缓冲溶液并调节所述缓冲溶液的pH至7.4-9。
根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦、L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白为溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素和α-乳白蛋白中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦时，所述三(2-羧乙基)膦在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度为0.1-0.4M。
根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的任意一种时，所述L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度各自独立的为0.03-0.15M。
根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白在所述淀粉样蛋白缓冲液中的质量浓度为2-10g/L。
根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为(1-1.2):1。
本发明另一方面提供了所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的施工方法，该施工方法包括：
S1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合，得到淀粉样聚集罩面漆体系；
S2：将所述淀粉样聚集罩面漆体系滚涂或喷涂在施工的外墙主涂料最外层，形成所述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆。
根据本发明，优选地，在步骤S1中，将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合的时间为10-15min。
根据本发明，优选地，从将所述淀粉样聚集罩面体系滚涂或喷涂在施工的外墙主涂料最外层至形成所述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的时间间隔为1.5-2.5h。
在本发明中，由于二硫键还原剂缓冲液可与淀粉样蛋白中的二硫键发生还原或交换反应，打开淀粉样蛋白质的二级结构，因此，促使蛋白质分子中的高能态的α-螺旋结构不断向低能态的β-折叠转变，导致蛋白质迅速地从初始的溶解状态转变为不溶解的类淀粉样聚集体而析出，且此析出过程中，淀粉样蛋白缓冲液短时间内会形成大量纳米级低聚物颗粒，其中一部分会进一步生长成原纤维，再转变为微米颗粒，另一部分则会在固液界面处形成一层致密的纳米薄膜。这种相转变的过程非常快，通过制备条件的控制可控制在两小时内完成淀粉样蛋白的聚集形成最终的相转变蛋白膜(即本发明的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆)。相转变蛋白膜具有优异的附着力，这主要是因为相转变蛋白膜的连续性以及相转变蛋白膜与外墙主涂料最外层表面的氢键、范德华力、静电作用以及物理纠缠的作用。
本发明的技术方案的有益效果如下：
(1)本发明中所使用的原料属于生物材料，环保无污染，可实现零VOC排放。
(2)本发明的淀粉样聚集罩面体系由淀粉样蛋白中的α-螺旋结构不断向β-折叠产生，结构紧密；在相转变蛋白膜中存在疏水性的色氨酸残基，以及亲水性的羧基、氨基、巯基、酰胺键等极性官能团。以上因素与淀粉样聚集形成的微纳米复合结构共同作用而产生适当的亲水性，并赋予外墙涂料优异的耐水性和耐候性。
(3)本发明的淀粉样聚集罩面体系具有无色和极高的光学透明度，充分的保留外墙涂料本身的色泽与质感。
(4)本发明的淀粉样聚集罩面体系生产工艺简单，施工操作方便，利于产业化。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，该罩面漆的组成成分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液。
所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂三(2-羧乙基)膦和缓冲溶液；所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将6g三(2-羧乙基)膦与500mL缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于5℃的无光照环境中保存。
所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白溶菌酶和缓冲溶液；所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将1g溶菌酶与500mL缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
所述缓冲溶液中的缓冲物质为HEPES，所述缓冲溶液的制备方法包括：将2.38gHEPES(10mM)与1000mL的蒸馏水混合，得到缓冲溶液并通过0.5M的NaOH水溶液调节所述缓冲溶液的pH至7.4。
所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为1:1。
上述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的施工方法包括：
S1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合10min，得到淀粉样聚集罩面体系；
S2：将所述淀粉样聚集罩面体系滚涂或喷涂在施工的外墙主涂料最外层，2h后形成所述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆。
实施例2
本实施例提供一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述二硫键还原剂缓冲液为将3.5gL-半胱氨酸与500mL缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于5℃的无光照环境中保存。
所述淀粉样蛋白缓冲液为将3.5g溶菌酶与500mL缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
实施例3
本实施例提供一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述淀粉样蛋白缓冲液为将3g牛血清白蛋白与500mL缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
测试例
本测试例对实施例1-3形成的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其特征在于，该罩面漆的组成成分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液。
2.根据权利要求1所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，
所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂和缓冲溶液；
所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白和缓冲溶液；
所述缓冲溶液中的缓冲物质为HEPES、TAPS、TES、MOPS、PIPES和MES中的至少一种；所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为8-16mM。
3.根据权利要求2所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为10-12mM。
4.根据权利要求2所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，
所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将二硫键还原剂与缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于4-5℃的无光照环境中保存；
所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将淀粉样蛋白与缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
5.根据权利要求2所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，所述缓冲溶液的制备方法包括：将缓冲物质与水混合，得到缓冲溶液并调节所述缓冲溶液的pH至7.4-9。
6.根据权利要求2所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，
所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦、L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的至少一种；
所述淀粉样蛋白为溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素和α-乳白蛋白中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，
所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦时，所述三(2-羧乙基)膦在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度为0.1-0.4M；
所述二硫键还原剂为L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的任意一种时，所述L-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度各自独立的为0.03-0.15M；
所述淀粉样蛋白在所述淀粉样蛋白缓冲液中的质量浓度为2-10g/L。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆，其中，所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为(1-1.2):1。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的施工方法，其特征在于，该施工方法包括：
S1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合，得到淀粉样聚集罩面漆体系；
S2：将所述淀粉样聚集罩面漆体系滚涂或喷涂在施工的外墙主涂料最外层，形成所述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆。
10.根据权利要求9所述的高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的施工方法，其中，
在步骤S1中，将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合的时间为10-15min；
从将所述淀粉样聚集罩面体系滚涂或喷涂在施工的外墙主涂料最外层至形成所述高耐候耐水的环保型生物基罩面漆的时间间隔为1.5-2.5h。
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