1.本發(fā)明涉及涂料技術領域，具體涉及一種抗菌防腐涂料及其制備方法。


背景技術：

2.隨著國民經濟的增長和人們環(huán)保意識的提高，涂料的應用范圍越來越廣，在醫(yī)療、環(huán)境、公共衛(wèi)生等各方面涂料的使用，發(fā)現涂料還需要有抗菌防腐方面的要求。一些極為苛刻的環(huán)境中，如密閉通風差、長期積水等容易滋生細菌的環(huán)境，在腐蝕也比較嚴重的情況下細菌容易滋生，微生物在涂料表面的繁殖生長會進一步導致涂層發(fā)生細菌腐蝕，加重侵蝕行為。所以在此環(huán)境下，傳統的只具備單純的防腐蝕性能涂料已經不能充分滿足行業(yè)使用的要求，需考慮配合其他功能性的涂料對其進行性能上的優(yōu)化，將抗菌和防腐需要綜合起來，發(fā)展具有抗菌和防腐功能的復合涂料。
3.現有的抗菌防腐功能復合型涂料是指通過添加具有抗菌功能并能在涂膜中穩(wěn)定存在的抗菌劑，經一定工藝加工后制成的同時具有高效防腐和殺菌功能的涂料。然而，現有的抗菌劑的大量使用會產生抗藥性，抗菌劑一般都具有毒性，簡單的分散在涂料中，在人體與涂料長期接觸后，抗菌劑的擴散會對人體產生危害，尤其其中的重金屬元素富集到人體中可能會對人體的腎臟和神經造成傷害?？咕鷦┎荒茉僖院唵蔚幕旌咸砑拥姆绞綋诫s在涂料中了，應該以更加牢固的方式添加到涂料中。此外，目前常見的小分子抗菌劑存在抗菌耐久性差的問題。
4.面對苛刻的應用場景和巨大的防腐抗菌壓力，對抗菌防腐涂料的進一步研發(fā)，發(fā)展一種高效抗菌防腐、持續(xù)性強、對人類危害小的新型涂料是目前亟待解決的問題。


技術實現要素：

5.本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌防腐涂料及其制備方法，制得的涂料抗菌能力強，起效快，不僅具有抗菌作用，對人體的刺激性更小，具有長效的抗菌防腐效果，增加了涂料中各材料的穩(wěn)定性，不易擴散損失，不會降低涂料的硬度和粘性，增強了涂料整體的穩(wěn)定性和耐持久性，減少了涂料中金屬元素擴散對環(huán)境和人類產生的危害，增強了涂料表面的耐磨性能。
6.為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
7.一種抗菌防腐涂料，包括以下質量份數的原料：環(huán)氧樹脂80～120份，季銨化聚乙烯亞胺3～5份，殼聚糖季銨鹽1～3份，殼聚糖粉末2～5份，硝酸銀0.5～1.5份，檸檬酸鈉0.5～1.5份，改性納米銅0.5～1.5份，改性玻璃纖維3～8份，固化劑0.5～1份；
8.抗菌防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
9.步驟一：取質量份數的硝酸銀，加入質量份數為20～40份的去離子水，攪拌溶解后，加入質量份數的殼聚糖粉末，以60～80r/min的速度攪拌15～30min后，加入質量份數檸檬酸鈉，以60～80r/min的速度攪拌5～15min后，升高溫度到90～100℃，以60～80r/min的速度攪拌1～2h，緩慢干燥后，得到殼聚糖負載的納米銀；
10.步驟二：取質量份數的環(huán)氧樹脂加入到攪拌反應釜中，加入質量份數的季銨化聚乙烯亞胺，以200～300r/min的速度攪拌15～30min，后降低攪拌速度為100～120r/min，分別緩慢加入步驟一中得到的殼聚糖負載的納米銀、質量份數的殼聚糖季銨鹽、質量份數的納米銅，質量份數的玻璃纖維，升高攪拌速度為200～300r/min攪拌20～30min，加入質量份數的固化劑，繼續(xù)攪拌10～15min，得到抗菌防腐涂料。
11.進一步方案，季銨化聚乙烯亞胺為現配現用，以聚乙烯亞胺為基礎溶液，加入0.5～1倍聚乙烯亞胺質量的環(huán)氧丙烷對聚乙烯亞胺先叔胺化反應，加入0.5～1倍聚乙烯亞胺質量的氯化芐再季銨化，得到季銨化聚乙烯亞胺。
12.進一步方案，改性納米銅為，取一定質量的納米銅，加入適量的無水乙醇，同時攪拌和超聲10～15min，攪拌速度為60～80r/min，超聲功率為200w，后滴加3-氨基丙基三乙氧基硅烷，調節(jié)ph為5～6，在80～90℃下，同時攪拌和超聲1h，洗滌，離心后得到改性納米銅。
13.進一步方案，納米銅、無水乙醇、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的質量比為納米銅：無水乙醇：3-氨基丙基三乙氧基硅烷＝1～2：80～100：1～1.5。
14.進一步方案，改性納米銅中，洗滌使用去離子水洗滌，洗滌一次離心一次，總共需要重復洗滌離心2～3次，離心時轉速為4000～6000r/min，離心時間為5～10min。
15.進一步方案，改性玻璃纖維為短切玻璃纖維經過3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性，為，取一定質量的短切玻璃纖維，加入無水乙醇，再加入適量的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，調節(jié)ph為5～6，80～90℃下，攪拌1h后洗滌，過濾得到。
16.進一步方案，短切玻璃纖維、無水乙醇、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的質量比為短切玻璃纖維：無水乙醇：3-氨基丙基三乙氧基硅烷＝3～8：40～60：1～1.5。
17.進一步方案，固化劑為二乙烯三胺或低分子量聚酰胺固化劑。
18.本發(fā)明的有益效果：
19.1、以環(huán)氧樹脂為涂料主體，添加季銨化聚乙烯亞胺、殼聚糖季銨鹽，同時，使用殼聚糖粉末、硝酸銀、檸檬酸鈉在殼聚糖上原位生成納米銀，添加納米銅，以及輔助添加玻璃纖維，在固化劑的輔助下，制備出一種具有高效抗菌防腐的涂料。增加涂料的抗菌防腐性能，輔助添加玻璃纖維增強涂料的強度和耐磨性能，季銨化聚乙烯亞胺、殼聚糖季銨鹽、負載銀的殼聚糖與環(huán)氧樹脂相容性好，不會或較少降低涂料粘性和機械強度，納米銅和玻璃纖維在使用前使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷進行了改性，使得其表面富含可鍵合的官能團，便于與涂料中各材料間通過化學鍵鍵合，同樣增加了涂料中各材料的穩(wěn)定性，不易擴散損失，增強了涂料整體的穩(wěn)定性和耐持久性，減少了涂料中金屬元素擴散對環(huán)境和人類產生的危害。
20.2、季銨化聚乙烯亞胺和殼聚糖季銨鹽，主要是季銨化聚乙烯亞胺和殼聚糖季銨鹽與微生物表面結構結合后破壞其內部結構，使得微生物失去完整結構，無法進一步繁殖，當化合物滲透進微生物細胞后降低代謝酶的活性進一步導致細菌失活，特點是抗菌能力強，起效快，不僅具有抗菌作用，對人體的刺激性更小。此外，季銨化聚乙烯亞胺和殼聚糖季銨鹽為有機類，與環(huán)氧樹脂同為有機物，相容性好，便于在環(huán)氧樹脂中均勻分散并結合緊密，不會產生額外的應力，不會降低涂料的硬度和粘性。
21.3、使用殼聚糖粉末、硝酸銀、檸檬酸鈉在殼聚糖上原位生成納米銀，納米銀與殼聚糖分子螯合，殼聚糖又與環(huán)氧樹脂緊密連接，使得具有良好抗菌作用的銀不易在涂料中游
離，較難脫離涂料分子，在解決無機物與環(huán)氧樹脂相容性的同時，降低了游離金屬擴散對環(huán)境和人類的影響，同時，使得涂料具有長效的抗菌防腐效果。
22.4、使用納米銅進一步補充增強涂料的抗菌防腐作用，無機的納米銅、納米銀與有機季銨化聚乙烯亞胺、殼聚糖季銨鹽相互協同，增強涂料的抗菌防腐作用，同時兼顧快速抗菌和持久抗菌的效果。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷對納米銅進步性表面改性后加入到涂料中，使得無機的納米銅與涂料中其它物質結合牢固，且相容性好。
23.5、玻璃纖維的使用，為涂料中提供了耐磨的硅，增強了涂料表面的耐磨性能，為涂料的長時間使用提供了耐磨性的保證，另一方面，玻璃纖維為纖維狀，且表面進行改性，與涂料中其它物質化學鍵相連，增加了涂料整體結構的穩(wěn)定性和機械強度。
具體實施方式
24.下面將對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
25.實施例1
26.一種抗菌防腐涂料，包括以下質量份數的原料：環(huán)氧樹脂80份，季銨化聚乙烯亞胺3份，殼聚糖季銨鹽1份，殼聚糖粉末2份，硝酸銀0.5份，檸檬酸鈉0.5份，改性納米銅0.5份，改性玻璃纖維3份，固化劑0.5份；
27.抗菌防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
28.步驟一：取質量份數的硝酸銀，加入質量份數為20份的去離子水，攪拌溶解后，加入質量份數的殼聚糖粉末，以60r/min的速度攪拌15min后，加入質量份數檸檬酸鈉，以60r/min的速度攪拌5min后，升高溫度到90℃，以60r/min的速度攪拌1h，緩慢干燥后，得到殼聚糖負載的納米銀；
29.步驟二：取質量份數的環(huán)氧樹脂加入到攪拌反應釜中，加入質量份數的季銨化聚乙烯亞胺，以200r/min的速度攪拌15min，后降低攪拌速度為100r/min，分別緩慢加入步驟一中得到的殼聚糖負載的納米銀、質量份數的殼聚糖季銨鹽、質量份數的納米銅，質量份數的玻璃纖維，升高攪拌速度為200r/min攪拌20min，加入質量份數的固化劑，繼續(xù)攪拌10min，得到抗菌防腐涂料。
30.實施例2
31.一種抗菌防腐涂料，包括以下質量份數的原料：環(huán)氧樹脂120份，季銨化聚乙烯亞胺5份，殼聚糖季銨鹽3份，殼聚糖粉末5份，硝酸銀1.5份，檸檬酸鈉1.5份，改性納米銅1.5份，改性玻璃纖維8份，固化劑1份；
32.抗菌防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
33.步驟一：取質量份數的硝酸銀，加入質量份數為40份的去離子水，攪拌溶解后，加入質量份數的殼聚糖粉末，以80r/min的速度攪拌30min后，加入質量份數檸檬酸鈉，以80r/min的速度攪拌15min后，升高溫度到100℃，以80r/min的速度攪拌2h，緩慢干燥后，得到殼聚糖負載的納米銀；
34.步驟二：取質量份數的環(huán)氧樹脂加入到攪拌反應釜中，加入質量份數的季銨化聚乙烯亞胺，以300r/min的速度攪拌30min，后降低攪拌速度為120r/min，分別緩慢加入步驟
一中得到的殼聚糖負載的納米銀、質量份數的殼聚糖季銨鹽、質量份數的納米銅，質量份數的玻璃纖維，升高攪拌速度為300r/min攪拌30min，加入質量份數的固化劑，繼續(xù)攪拌15min，得到抗菌防腐涂料。
35.實施例3
36.一種抗菌防腐涂料，包括以下質量份數的原料：環(huán)氧樹脂100份，季銨化聚乙烯亞胺4份，殼聚糖季銨鹽2份，殼聚糖粉末3份，硝酸銀1份，檸檬酸鈉1份，改性納米銅1份，改性玻璃纖維5份，固化劑0.7份；
37.抗菌防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
38.步驟一：取質量份數的硝酸銀，加入質量份數為30份的去離子水，攪拌溶解后，加入質量份數的殼聚糖粉末，以70r/min的速度攪拌25min后，加入質量份數檸檬酸鈉，以70r/min的速度攪拌10min后，升高溫度到95℃，以70r/min的速度攪拌1.5h，緩慢干燥后，得到殼聚糖負載的納米銀；
39.步驟二：取質量份數的環(huán)氧樹脂加入到攪拌反應釜中，加入質量份數的季銨化聚乙烯亞胺，以250r/min的速度攪拌20min，后降低攪拌速度為110r/min，分別緩慢加入步驟一中得到的殼聚糖負載的納米銀、質量份數的殼聚糖季銨鹽、質量份數的納米銅，質量份數的玻璃纖維，升高攪拌速度為250r/min攪拌25min，加入質量份數的固化劑，繼續(xù)攪拌12min，得到抗菌防腐涂料。
40.實施例制備的抗菌防腐涂料進行涂層，涂層的抗沖擊強度按照標準gb/t1732-2020進行檢測，以表征其機械強度，鉛筆硬度按照標準gb/t6739-2006進行檢測，以表征其耐磨性能，抗菌性能測試參照標準qb/t2591-2003進行檢測，抗腐蝕性測試，使用中性鹽霧實驗，參照標準astmb117，以起皮時間表示，起皮時間越大，抗腐蝕性能越好；得到的結果如表所示：
[0041] 實施例1實施例2實施例3抗沖擊強度(kg
·
cm)555856鉛筆硬度(級)2h3h3h抗菌率(％)99.699.899.7起皮時間(天)222524
[0042]
由上表所示，本發(fā)明方法所制備的抗菌防腐涂料，抗沖擊強度大，鉛筆硬度為2～3h，鉛筆硬度高，說明抗菌防腐涂料機械性能好，耐磨性能好，抗菌率高，起皮時間大，說明抗菌防腐涂料抗菌性能好，抗腐蝕性能好。
[0043]
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。