CN115651115A - 一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 - Google Patents
一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115651115A CN115651115A CN202211185295.5A CN202211185295A CN115651115A CN 115651115 A CN115651115 A CN 115651115A CN 202211185295 A CN202211185295 A CN 202211185295A CN 115651115 A CN115651115 A CN 115651115A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antibacterial
- monomer
- weather
- acrylic emulsion
- percent
- 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.)
- Pending
Links
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 107
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 99
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 73
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 title description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 16
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 16
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 13
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical group 0.000 claims description 13
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical group C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 125000003354 benzotriazolyl group Chemical group N1N=NC2=C1C=CC=C2* 0.000 claims description 7
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims description 6
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- GVZIBGFELWPEOC-UHFFFAOYSA-N (2-hydroxy-4-prop-2-enoxyphenyl)-phenylmethanone Chemical compound OC1=CC(OCC=C)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 GVZIBGFELWPEOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 2H-benzotriazol-2-yl Chemical group 0.000 claims description 4
- OEIXGLMQZVLOQX-UHFFFAOYSA-N trimethyl-[3-(prop-2-enoylamino)propyl]azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCNC(=O)C=C OEIXGLMQZVLOQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZAFFWOKULJCCSA-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate;trimethylazanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)C.CCOC(=O)C(C)=C ZAFFWOKULJCCSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010556 emulsion polymerization method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004908 Emulsion polymer Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical group [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229920001688 coating polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical group [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M sodium;2-dodecylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000037351 starvation Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明公开一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用。所述耐候抗菌型丙烯酸乳液包括以下原料制备得到：紫外吸收单体0.2～0.8％、抗菌单体1～3％、丙烯酸酯类单体10～15％、水81～88.6％、pH调节剂0.1～0.2％和引发剂0.1～0.2％。本发明采用乳液聚合法，以紫外吸收单体、抗菌单体为功能单体，同丙烯酸酯类单体共聚得到具有紫外吸收功能和抗菌功能的耐候抗菌型丙烯酸乳液。乳液聚合物分子结构中含有的紫外吸收基团以及抗菌基团，可以明显增强乳液的耐候性能和抗菌性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用。
背景技术
丙烯酸乳液作为一种常用的涂层成膜物质，由于具有优异的物理机械性能、良好的成膜性能、较好的耐候性及高的性价比，在家电、石质文物、建筑等的防护应用中备受青睐。但未改性的丙烯酸聚合物耐污性不好，基本无抗菌性，且耐候性能同昂贵的氟碳树脂相比还有较大差距，故其涂层服役寿命不长，对基材达不到长效防护的效果。
当前对丙烯酸乳液的改性最为普遍的是通过物理或化学方法，将耐候性好、表面能低的有机氟、硅单体引入到聚合物中，得到氟改性、硅改性或氟硅协同改性的丙烯酸聚合物。从Alessandrini到Ershad-Langroudi，已有众多学者通过理论研究和实践探索，验证了氟硅化丙烯酸聚合物在石质文物防护应用中的适用性和优越性。
然而，有机氟、硅单体对丙烯酸聚合物的作用机理单一，对其性能的提升也有限。耐候性方面，除引入的氟、硅结构单元耐候性强外，聚合物分子链中其他的丙烯酸类结构单元依旧可被紫外光氧化降解。而且，氟硅改性的丙烯酸聚合物无抗菌性能，但微生物在石质文物表面的繁殖及其酸性分泌物是石质文物与建筑污染和腐蚀的重要因素，其破坏性不容忽视。因此，基于石质文物防护应用下丙烯酸乳液的耐候性与抗菌性改性研究已成为亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用，旨在解决现有氟硅改性的丙烯酸乳液的耐候性较低，且无抗菌性的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种耐候抗菌型丙烯酸乳液，其中，包括以下原料制备得到：紫外吸收单体0.2～0.8％、抗菌单体1～3％、丙烯酸酯类单体10～15％、水81～88.6％、pH调节剂0.1～0.2％和引发剂0.1～0.2％。
可选地，所述紫外吸收单体为含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体或含有苯并三唑基团的紫外吸收单体。
进一步可选地，所述含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体为4-烯丙氧基-2-羟基二苯甲酮，所述含有苯并三唑基团的紫外吸收单体为2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基-2-甲基丙烯酸酯。
可选地，所述抗菌单体为含有季铵盐基团的抗菌单体。
进一步可选地，所述含有季铵盐基团的抗菌单体为(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵或甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵。
可选地，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
可选地，所述耐候抗菌型丙烯酸乳液中含有乳胶颗粒，所述乳胶颗粒具有球形结构或类球形结构，所述乳胶颗粒的粒径为20～100nm。
本发明的第二方面，提供一种本发明所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液的制备方法，其中，包括步骤：
将抗菌单体、部分水和部分引发剂混合，并搅拌，得到抗菌单体溶液；
将丙烯酸酯类单体、紫外吸收单体、剩余水和剩余引发剂加入所述抗菌单体溶液中，进行共聚反应；
所述共聚反应结束后冷却，采用pH调节剂调节至pH为7.8～8.2，得到所述耐候抗菌型丙烯酸乳液。
可选地，所述共聚反应的温度为80～85℃，所述共聚反应的时间为1～2h。
一种本发明所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液在制备涂层中的应用。
有益效果：本发明以紫外吸收单体、抗菌单体为功能单体，同丙烯酸酯类单体共聚，得到兼具紫外吸收功能和抗菌功能的新型丙烯酸乳液，赋予新型丙烯酸乳液良好的耐候性和抗菌性能。
附图说明
图1为本发明具体的实施例中耐候抗菌型丙烯酸乳液的制备方法的流程示意图。
图2为本发明具体的实施例中制得的耐候抗菌型丙烯酸乳液的透射电镜图；其中，(a)为乳胶粒子放大5000倍；(b)为乳胶粒子放大20000倍；(c)为乳胶粒子放大40000倍；(d)为乳胶粒子放大80000倍。
图3为本发明具体的实施例中的耐候抗菌型丙烯酸乳液与对比例中的丙烯酸乳液的红外吸收光谱图。
图4为本发明具体的实施例中的耐候抗菌型丙烯酸乳液与对比例中的丙烯酸乳液的紫外吸收光谱图。
图5为本发明具体的实施例中的耐候抗菌型丙烯酸乳液涂层与对比例中的丙烯酸乳液涂层的耐候性能图。
图6为本发明具体的实施例中的耐候抗菌型丙烯酸乳液与对比例中的丙烯酸乳液的抗菌活性图。
具体实施方式
本发明提供一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
丙烯酸乳液是一种常用的涂层成膜物质，而紫外光是户外涂层老化降解的主要因素。发明人研究发现，若在丙烯酸乳液中引入紫外吸收基团，使其具有紫外吸收功能，将吸收的光能转化为无害的内能释放出去，则可减弱紫外光对涂层的作用强度，其耐候性能有望达到新的高度。同时，季铵盐基团可吸附于细菌表面，改变细菌细胞壁的通透性，使微生物停止呼吸从而达到杀菌、抑菌的作用。若在丙烯酸乳液中引入季铵盐基团，其抗菌性能有望显著提高，从而可有效抑制石质文物与建筑表面微生物的吸附和繁殖。因此，本实施例采用乳液聚合法，在丙烯酸乳液的聚合物分子链中同时引入紫外吸收基团和抗菌基团，获得一种兼具优良耐候性与抗菌性的新型丙烯酸乳液。
具体地，本发明实施例提供一种耐候抗菌型丙烯酸乳液，其中，包括以下原料制备得到：紫外吸收单体0.2～0.8％、抗菌单体1～3％、丙烯酸酯类单体10～15％、水81～88.6％、pH调节剂0.1～0.2％和引发剂0.1～0.2％。
在一种实施方式中，所述耐候抗菌型丙烯酸乳液由以下原料制备得到：紫外吸收单体、抗菌单体、丙烯酸酯类单体、水、pH调节剂和引发剂。
本实施例中，采用乳液聚合法，以紫外吸收单体、抗菌单体为功能单体，同丙烯酸酯类单体共聚，得到兼具紫外吸收功能和抗菌功能的新型丙烯酸乳液，赋予新型丙烯酸乳液良好的耐候性和抗菌性能。
具体地，新型丙烯酸乳液的聚合物链上同时引入了紫外吸收基团和抗菌基团，其中的紫外吸收基团能够吸收紫外光，并将吸收的光能转化为无害的内能释放出去，从而大大减弱紫外光对聚合物的老化降解速度，提高丙烯酸乳液的耐候性能。同时，抗菌基团(如季铵盐基团)可吸附于细菌表面，改变细菌细胞壁的通透性，使微生物停止呼吸从而达到杀菌、抑菌的作用，提高丙烯酸乳液的抗菌性能。
在一种实施方式中，所述紫外吸收单体可以为含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体或含有苯并三唑基团的紫外吸收单体等。其中的二苯甲酮基团可以吸收紫外光，苯并三唑基团也可以吸收紫外光。
进一步地在一种实施方式中，所述含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体可以为4-烯丙氧基-2-羟基二苯甲酮(AHB)等，但不限于此。
进一步地在一种实施方式中，所述含有苯并三唑基团的紫外吸收单体可以为2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基-2-甲基丙烯酸酯(BHEM)等，但不限于此。
在一种实施方式中，所述抗菌单体可以为含有季铵盐基团的抗菌单体。其中的季铵盐基团具有抗菌功能。
进一步地在一种实施方式中，所述含有季铵盐基团的抗菌单体可以为(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(ATAC)或甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵(MTAC)等，但不限于此。
在一种实施方式中，所述丙烯酸酯类单体可以为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等中的至少一种，但不限于此。
在一种实施方式中，所述引发剂为过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)等，但不限于此。
在一种实施方式中，所述pH调节剂为氨水、碳酸氢钠等，但不限于此。
在一种实施方式中，所述耐候抗菌型丙烯酸乳液中含有乳胶颗粒(由聚合物构成的颗粒)，所述乳胶颗粒具有球形结构或类球形结构，所述乳胶颗粒的粒径为20～100nm，如50nm。
本发明实施例提供一种如上任一项所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液的制备方法，其中，包括步骤：
将抗菌单体、部分水(占总用水量的35～45％)和部分引发剂(占引发剂总用量的20～30％)混合，并搅拌，得到抗菌单体溶液；
将丙烯酸酯类单体、紫外吸收单体、剩余水和剩余引发剂加入所述抗菌单体溶液中，进行共聚反应；
所述共聚反应结束后冷却，采用pH调节剂调节至pH为7.8～8.2，得到所述耐候抗菌型丙烯酸乳液。
本实施例采用乳液聚合法，以紫外吸收单体、抗菌单体为功能单体，同丙烯酸酯类单体共聚得到具有紫外吸收功能和抗菌功能的耐候抗菌型丙烯酸乳液。乳液的丙烯酸聚合物分子结构中同时引入了紫外吸收基团(如二苯甲酮紫外吸收基团或苯并三唑紫外吸收基团)和抗菌基团(如季铵盐基团)，可以显著增强乳液的耐候性能和抗菌性能。
在一种实施方式中，所述搅拌具体为：在80～85℃(如82℃)下搅拌20-40min(如30min)。
在一种实施方式中，将丙烯酸酯类单体、紫外吸收单体、剩余水和剩余引发剂在3～4h内匀速加入所述抗菌单体溶液中。采用饥饿滴加法可以有效减少单体的均聚或自聚反应。
在一种实施方式中，所述共聚反应的温度为80～85℃(如82℃)，所述共聚反应的时间为1～2h(如2h)。
本发明实施例提供一种如上所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液在制备涂层中的应用。
在一种实施方式中，所述涂层为石质文物防护涂层。
采用本实施例的耐候抗菌型丙烯酸乳液制得的涂层，其服役寿命得到显著延长，同时抗菌性能得到提高，从而有效抑制石质文物表面微生物的吸附和繁殖。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。
实施例
本实施例中，耐候抗菌型丙烯酸乳液的整个制备过程在磁力搅拌和氮气氛围下进行，结合下表1和图1所示，具体制备过程如下：
首先，将抗菌单体(ATAC)和一定量的H2O(占总用水量的40％)、引发剂KPS(占引发剂总用量的25％)倒入装备有冷凝器管、磁力搅拌器、单体和引发剂溶液入口的烧瓶中，在82℃下回流30min。
然后，将所有其他单体(MMA、BA、HEMA、BHEM)在烧杯中混合，将剩余的水和KPS置于另一个烧杯中，将两烧杯中的试剂在3.5h内匀速滴入烧瓶中，在82℃下反应2h。最后，在室温下冷却，并用氨水调节至pH为8，得到带蓝光的耐候抗菌型丙烯酸乳液。
表1、制备耐候抗菌型丙烯酸乳液的原料配比
对比例
本对比例中，丙烯酸乳液的整个制备过程在磁力搅拌和氮气氛围下进行，结合下表2所示，具体制备过程如下：
首先，将乳化剂(SDBS和OP-10)和一定量的H2O(占总用水量的40％)、引发剂KPS(占引发剂总用量的25％)倒入装备有冷凝器管、磁力搅拌器、单体和引发剂溶液入口的烧瓶中，在82℃下回流30min。
然后，将所有单体(MMA、BA、HEMA)在烧杯中混合，将剩余的水和KPS置于另一个烧杯中，将两烧杯中的试剂在3.5h内匀速滴入烧瓶中，在82℃下反应2h。最后，在室温下冷却，并用氨水调节至pH为8左右，得到丙烯酸乳液。
表2、制备丙烯酸乳液的原料配比
对本实施例制备的耐候抗菌型丙烯酸乳液(以下简称新型乳液)的形貌和性能进行测试，测试结果如下：
1)新型乳液微观形貌
新型乳液的微观形貌如图2所示；其中，(a)为乳胶粒子放大5000倍；(b)为乳胶粒子放大20000倍；(c)为乳胶粒子放大40000倍；(d)为乳胶粒子放大80000倍。从图2可知，乳液中乳胶颗粒具有球形或类球形结构，粒径为50nm左右，并且均匀分散在水介质中。
2)新型乳液的红外吸收光谱
新型乳液的红外吸收性能如图3所示。从图3可知，新型乳液在3430cm-1处和1550cm-1处有较强的吸收峰，而在普通乳液(对比例制备的)中，这两类吸收峰不存在。这是由于抗菌单体(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(ATAC)中N-H的伸缩振动和变形振动所造成的吸收峰，表明抗菌单体(ATAC)已键入到新型乳液中。
3)新型乳液的紫外吸收性能
新型乳液的紫外吸收性能如图4所示。从图4可知，新型乳液在295nm和340nm处有较强的吸收峰。这是因为在紫外光的作用下，新型乳液的聚合物分子结构中的-OH与相邻的N原子形成可逆的分子内氢键。通过激发态分子的质子转移和快速无辐射失活，使分子结构发生循环转变，将吸收的光能转化为无害的内能。
4)新型涂层的耐候性
新型涂层(由新型乳液成膜得到)和普通涂层(由普通乳液成膜得到)的耐候性测试结果如图5所示。从图5可知，经过240h加速老化试验，新型涂层的色差(ΔE)和失光率(ΔG)随老化时间的变化很慢，最终值分别仅为2.81％和5.12％。相比之下，普通涂层的色差和失光率显著增大，其最终值分别高达16.85％和52.43％。这是因为新型涂层聚合物中含有吸收紫外线的基团，能够将吸收的光能通过分子内氢键结构的循环变换转化为无害的内能，而自身不降解。循环紫外吸收作用大大降低了紫外光对涂层的照射强度，减缓了涂层的降解速度。
5)新型乳液的抗菌性
新型乳液和普通乳液的抗菌性测试结果如图6所示。从图6可知，在培养箱中培养48h后，对照组(涂覆普通乳液)培养基表面出现了数以百计的菌落，说明涂覆了普通乳液的滤纸没有抗菌性，细菌在培养基表面迅速繁殖。而实验组(涂覆新型乳液)培养基表面仅出现了16个菌落，说明涂覆了新型乳液的滤纸具有良好的抗菌活性。因为新型乳液聚合物中含有季铵盐基团，它可以穿过细胞膜，与细胞内带负电荷的物质结合，影响细胞的正常生理功能，导致微生物死亡。此外，含有该官能团的聚合物还能吸附在微生物细胞表面，形成聚合物膜，阻止营养物质进入细胞，从而达到杀菌抑菌的效果。
综上所述，本发明提供的一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用，本发明采用乳液聚合法，以紫外吸收单体、抗菌单体为功能单体，同丙烯酸酯类单体共聚得到兼具紫外吸收功能和抗菌功能的耐候抗菌型丙烯酸乳液。乳液聚合物分子结构中含有的紫外吸收基团以及抗菌基团，可以明显增强乳液的耐候性能和抗菌性能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，按质量百分比计，包括以下原料制备得到：紫外吸收单体0.2～0.8％、抗菌单体1～3％、丙烯酸酯类单体10～15％、水81～88.6％、pH调节剂0.1～0.2％和引发剂0.1～0.2％。
2.根据权利要求1所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述紫外吸收单体为含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体或含有苯并三唑基团的紫外吸收单体。
3.根据权利要求2所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述含有二苯甲酮基团的紫外吸收单体为4-烯丙氧基-2-羟基二苯甲酮，所述含有苯并三唑基团的紫外吸收单体为2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基-2-甲基丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述抗菌单体为含有季铵盐基团的抗菌单体。
5.根据权利要求4所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述含有季铵盐基团的抗菌单体为(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵或甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵。
6.根据权利要求1所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液，其特征在于，所述耐候抗菌型丙烯酸乳液中含有乳胶颗粒，所述乳胶颗粒具有球形结构或类球形结构，所述乳胶颗粒的粒径为20～100nm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将抗菌单体、部分水和部分引发剂混合，并搅拌，得到抗菌单体溶液；
将丙烯酸酯类单体、紫外吸收单体、剩余水和剩余引发剂加入所述抗菌单体溶液中，进行共聚反应；
所述共聚反应结束后冷却，采用pH调节剂调节至pH为7.8～8.2，得到所述耐候抗菌型丙烯酸乳液。
9.根据权利要求8所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，所述共聚反应的温度为80～85℃，所述共聚反应的时间为1～2h。
10.一种权利要求1-7任一项所述的耐候抗菌型丙烯酸乳液在制备涂层中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211185295.5A CN115651115A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211185295.5A CN115651115A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115651115A true CN115651115A (zh) | 2023-01-31 |
Family
ID=84984719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211185295.5A Pending CN115651115A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115651115A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116731237A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-09-12 | 广东日出化工有限公司 | 一种抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000327704A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Clariant Internatl Ltd | 高耐候性エマルジョン及びその製造方法 |
| CN111234090A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-06-05 | 惠州市德恩思化学有限公司 | 一种uv吸收型氟硅化丙烯酸乳液及其制备方法 |
| CN114808472A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 江南大学 | 一种耐光型温致变色织物及其制备方法 |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211185295.5A patent/CN115651115A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000327704A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Clariant Internatl Ltd | 高耐候性エマルジョン及びその製造方法 |
| CN111234090A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-06-05 | 惠州市德恩思化学有限公司 | 一种uv吸收型氟硅化丙烯酸乳液及其制备方法 |
| CN114808472A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 江南大学 | 一种耐光型温致变色织物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴战民: "阳离子丙烯酸酯共聚物的制备及其抗菌性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, no. 6, pages 014 - 168 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116731237A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-09-12 | 广东日出化工有限公司 | 一种抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101348595B (zh) | 一种氟硅改性自交联丙烯酸酯乳液的制备方法 | |
| WO2022041429A1 (zh) | 一种含稀土/防污剂的防污凝胶粒子及其制备方法 | |
| CN101781390B (zh) | 一种建筑外墙用核壳结构高硅硅丙乳液的制备方法 | |
| CN103012665B (zh) | 一种紫外光交联的有机硅改性丙烯酸酯共聚物乳液 | |
| CN101033360A (zh) | 有机/无机杂化反应性半互穿网络结构乳液的制备方法 | |
| CN112851850B (zh) | 一种可用于制备聚合物水泥基防水涂料的硅-丙乳液制备方法 | |
| CN101550217A (zh) | 一种无皂核壳型硅丙乳液的制备方法 | |
| CN115651115A (zh) | 一种耐候抗菌型丙烯酸乳液及其制备方法与应用 | |
| CN1486996A (zh) | 一种改性苯丙乳液的制备方法 | |
| CN111662041A (zh) | 一种防水透气水泥基聚合物防水砂浆及其制备方法 | |
| CN1557850A (zh) | 有机硅改性丙烯酸酯弹性乳液的制备方法 | |
| CN111500142A (zh) | 一种可去除甲醛的环保乳胶漆及其制备方法 | |
| CN116023833B (zh) | 一种苯丙-硅氧烷互穿聚合物网络复合乳液的制备方法 | |
| CN1264884C (zh) | 一种有机硅改性聚丙烯酸（酯）乳液的制备方法 | |
| CN107236401A (zh) | 一种有机无机复合乳液和包含该复合乳液的外墙弹性涂料 | |
| CN112812221A (zh) | 一种抗菌抗老化阻燃型树枝状聚丙烯酸酯乳液及其制备方法 | |
| CN1244602C (zh) | 高性能硅丙乳液及其生产方法 | |
| CN108424488B (zh) | 一种抗污、耐水硅丙乳液及其制备方法 | |
| JP5415339B2 (ja) | 架橋性水性樹脂組成物 | |
| CN115322309A (zh) | 一种有机硅丙烯酸乳液及其制备方法与应用 | |
| JP2004352848A (ja) | 水性コーティング組成物及び被膜の耐溶剤性を向上させる方法 | |
| CN114716627A (zh) | 一种用于室外无纺布的高分子uv吸收剂及其制备方法 | |
| CN112812319A (zh) | 一种抗老化自阻燃型超支化含氟聚丙烯酸酯乳液及其制备方法 | |
| CN113930117A (zh) | 一种简易施工艺术涂料及其制备方法 | |
| CN110655615A (zh) | 一种聚合物水泥用氟功能单体改性的无皂乳液聚合物制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230131 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |