一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法

文献发布时间：2023-06-19 19:28:50

技术领域

本发明涉及建筑外墙涂层领域，尤其是涉及一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法。

背景技术

建筑外墙是建筑的最外层保护体系，主要起到分隔室内空间与室外空间的作用，因此建筑外墙面始终暴露在外，直接接受风雨的侵蚀，而建筑外墙通常为砖墙或混凝土墙的结构，无论是砖还是混凝土，都存在渗水的问题，需要在外墙表面涂覆防水涂料，以使得建筑外墙具有防水的功效，虽然，在建筑外墙表面涂覆防水涂料能形成防水层，但是雨水中含有大量的细菌，在温和的环境中，细菌容易大量繁殖，尤其在潮湿的季节，黑曲霉菌的繁殖尤为迅猛，其适宜生长温度在37℃，相对湿度大于88％时，黑曲霉菌将会大量繁殖，会形成黑色厚绒状并覆盖了建筑外墙上，极大地影响建筑外墙的美观，而且，黑曲霉菌可引起肺部感染，外墙上大量的黑曲霉菌，一旦进入室内，将对室内的人们带有健康的威胁。

因此，需要定期清洗外墙面以除去覆盖在外墙面的黑曲霉菌，人力物力浪费极大，因此还有改善空间。

发明内容

为了使建筑外墙面不易繁殖黑曲霉菌，本申请提供一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法。

本申请提供的一有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法，采用如下的技术方案：

一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，清洁建筑外墙面；

步骤2)，待建筑外墙面干燥后，涂覆有序多级微纳结构抗菌涂料；

步骤3)，采用UV灯照射有序多级微纳结构抗菌涂料以使有序多级微纳结构抗菌涂料固化形成涂覆在建筑外墙面的有序多级微纳结构抗菌涂层；

所述有序多级微纳结构抗菌涂料由以下质量份数的组分制成：

水40-45份；

水性聚氨酯30-32份；

丙烯酸树脂30-32份；

大豆分离蛋白30-32份；

氯化钠1-2份；

表面活性剂1-2份；

pH调节剂0.1-0.5份；

光引发剂3-4份。

通过采用上述技术方案，通过在有序多级微纳结构抗菌涂料中加入大豆分离蛋白，使得有序多级微纳结构抗菌涂料中含有大豆球蛋白以利用大豆球蛋白抵抗黑曲霉菌的特性，有效抵抗黑曲霉菌的污染，具有较好的抗菌效果。

通过水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白复配，在固化后形成的涂层中，会形成有序多级微纳结构，涂层中由于形成大量的纳米级晶体结构，使得涂层表面在微观上不再是光滑如镜，而是会形成若干分布均匀的凸起，从而使得涂层表面具有更强的疏水能力，使得水滴不易挂在涂层表面，能快速顺着涂层表面留下，减少水滴残留，一定程度上也减少了雨水中的细菌在涂层表面附着的时间，而且使得涂层表面更不易残留灰尘、污渍，使得涂层表面能持久保持清洁，从而使得建筑外墙更好地保持清洁，不易显示出老旧的外观，有效提高建筑美观和清洁度。

通过pH调节剂及氯化钠的加入，使得大豆分离蛋白在水中溶解度提高，更好地与水性聚氨酯、丙烯酸树脂均匀混合，形成的纳米级晶体结构分布均匀，大豆分离蛋白在涂层中分布均匀，疏水效果及抗菌效果均较好地分布，减少局部效果下降的现象。

通过采用光引发剂，通过UV射线激发交联，使得交联速度较快，涂抹后马上固化，减少了重力对涂料中各组分分布情况的影响，并很好地锁住纳米级晶体的位置，使得纳米级晶体保持有序摆列的状态。

通过加入表面活性剂，使得水性聚氨酯、丙烯酸树脂更为均匀地分散在水中，从而更好地与大豆分离蛋白混合均匀，固化后的涂层质量更佳，不易出现局部性能缺失的现象。

优选的，所表面活性剂包括直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠中的一种或多种的复配。

通过采用上述技术方案，通过具体选择表面活性剂，能起到较好的提高分散性的效果，使得水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白混合均匀，并且在固化过程中不易团聚，涂层的抗菌性能及疏水性能分布均匀，质量较佳。

优选的，所表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠的复配。

通过采用上述技术方案，通过采用直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠复配成表面活性剂，与涂料配方的适应性更高，提高水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白的均匀性的效果更好，尤其在涂覆之后至固化之前，各组分能更好地保持稳定，从而稳定地形成均匀的微凸起结构，即形成有序多级微纳结构，使涂层的疏水性更佳。

优选的，所述直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠的质量比例为1：0.2：0.3：0.7：0.2：0.1。

通过采用上述技术方案，通过直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠以特定比例复配，能一定程度上影响微晶体的形状，使得涂层的疏水性进一步提高，具有较好的抗菌功效的同时具有更好地抗污功效。

优选的，所述pH调节剂为柠檬酸。

通过采用上述技术方案，通过采用柠檬酸调节pH值，不易影响涂料中的其他组分，对涂层的性能无明显负面影响，并且能更好地提高大豆分离蛋白的溶解度，使得涂层中各组分分布均匀，质量较佳。

优选的，所述光引发剂为过氧化二苯甲酰。

通过采用上述技术方案，通过采用过氧化二苯甲酰作为光引发剂，交联效果较佳，分子链不易老化断裂，涂层的寿命较长，持久防水、抗菌以及抗污，涂层的质量较佳。

优选的，所述步骤2)中，在清洗后的建筑外墙上覆盖海绵层以吸水干燥。

通过采用上述技术方案，通过覆盖海绵层，加速吸水速度，同时减少灰尘粘附在墙面上的情况，使得墙面在干燥过程中更好地保持清洁，涂抹涂料时，涂料更好地与外墙面接触，使得涂层粘附在建筑外墙面上的稳定性更高。

优选的，所述步骤3)中采用UV灯照射时，UV灯发射UV-B射线。

通过采用上述技术方案，通过采用UV-B射线，能很好地快速引发交联，同时还能减少对大豆分离蛋白的影响，使得抗菌效果得以很好地保持，使得涂层的抗菌效果较佳。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过在有序多级微纳结构抗菌涂料中加入大豆分离蛋白，使得有序多级微纳结构抗菌涂料中含有大豆球蛋白以利用大豆球蛋白抵抗黑曲霉菌的特性，有效抵抗黑曲霉菌的污染，具有较好的抗菌效果。

2、本申请中优选通过水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白复配，在固化后形成的涂层中，会形成有序多级微纳结构，涂层中由于形成大量的纳米级晶体结构，使得涂层表面在微观上不再是光滑如镜，而是会形成若干分布均匀的凸起，从而使得涂层表面具有更强的疏水能力，使得水滴不易挂在涂层表面，能快速顺着涂层表面留下，减少水滴残留，一定程度上也减少了雨水中的细菌在涂层表面附着的时间，而且使得涂层表面更不易残留灰尘、污渍，使得涂层表面能持久保持清洁，从而使得建筑外墙更好地保持清洁，不易显示出老旧的外观，有效提高建筑美观和清洁度。

3、本申请中优选通过直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠以特定比例复配，能一定程度上影响微晶体的形状，使得涂层的疏水性进一步提高，具有较好的抗菌功效的同时具有更好地抗污功效。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例1

一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，用高压水枪冲洗建筑外墙，以清洁建筑外墙面。

步骤2)，在建筑外墙面覆盖海绵层，自然干燥72h，待建筑外墙面干燥后，在建筑外墙面涂覆有序多级微纳结构抗菌涂料。

步骤3)，每涂覆1m

其中，有序多级微纳结构抗菌涂料由以下质量份数的组分制成：

水、水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白、氯化钠、表面活性剂、pH调节剂、光引发剂。

其中，水性聚氨酯为购置于山东有道防水建材有限公司的951水性聚氨酯。

其中，丙烯酸树脂为韩国韩华的水性斌烯酸树脂，型号：S-70。

其中，大豆分离蛋白为购置于陕西帕尼尔生物科技有限公司的大豆分离蛋白，含量90％。

其中，表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠的复配，直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油单酯、聚山梨酯、甘胆酸钠的质量比例为1：0.2：0.3：0.7：0.2：0.1。

其中，pH调节剂为柠檬酸。

其中，光引发剂为过氧化二苯甲酰。

有序多级微纳结构抗菌涂料的制备方法如下：

步骤1)，称量40kg水、1kg氯化钠，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤2)，然后称量30kg大豆分离蛋白并投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌10min。

步骤3)，然后称量30kg水性聚氨酯、30kg丙烯酸树脂、1kg表面活性剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤4)，然后称量0.1kgpH调节剂、3kg光引发剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌3min，得有序多级微纳结构抗菌涂料。

有序多级微纳结构抗菌涂料需现配现用。

实施例2

一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，用高压水枪冲洗建筑外墙，以清洁建筑外墙面。

步骤2)，在建筑外墙面覆盖海绵层，自然干燥72h，待建筑外墙面干燥后，在建筑外墙面涂覆有序多级微纳结构抗菌涂料。

步骤3)，每涂覆1m

其中，有序多级微纳结构抗菌涂料由以下质量份数的组分制成：

水、水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白、氯化钠、表面活性剂、pH调节剂、光引发剂。

其中，水性聚氨酯为购置于山东有道防水建材有限公司的951水性聚氨酯。

其中，丙烯酸树脂为韩国韩华的水性斌烯酸树脂，型号：S-70。

其中，大豆分离蛋白为购置于陕西帕尼尔生物科技有限公司的大豆分离蛋白，含量90％。

其中，pH调节剂为柠檬酸。

其中，光引发剂为过氧化二苯甲酰。

有序多级微纳结构抗菌涂料的制备方法如下：

步骤1)，称量42.5kg水、1.5kg氯化钠，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤2)，然后称量31kg大豆分离蛋白并投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌10min。

步骤3)，然后称量31kg水性聚氨酯、31kg丙烯酸树脂、1.5kg表面活性剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤4)，然后称量0.3kgpH调节剂、3.5kg光引发剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌3min，得有序多级微纳结构抗菌涂料。

有序多级微纳结构抗菌涂料需现配现用。

实施例3

一种有序多级微纳结构抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，用高压水枪冲洗建筑外墙，以清洁建筑外墙面。

步骤2)，在建筑外墙面覆盖海绵层，自然干燥72h，待建筑外墙面干燥后，在建筑外墙面涂覆有序多级微纳结构抗菌涂料。

步骤3)，每涂覆1m

其中，有序多级微纳结构抗菌涂料由以下质量份数的组分制成：

水、水性聚氨酯、丙烯酸树脂、大豆分离蛋白、氯化钠、表面活性剂、pH调节剂、光引发剂。

其中，水性聚氨酯为购置于山东有道防水建材有限公司的951水性聚氨酯。

其中，丙烯酸树脂为韩国韩华的水性斌烯酸树脂，型号：S-70。

其中，大豆分离蛋白为购置于陕西帕尼尔生物科技有限公司的大豆分离蛋白，含量90％。

其中，pH调节剂为柠檬酸。

其中，光引发剂为过氧化二苯甲酰。

有序多级微纳结构抗菌涂料的制备方法如下：

步骤1)，称量45kg水、2kg氯化钠，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤2)，然后称量32kg大豆分离蛋白并投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌10min。

步骤3)，然后称量32kg水性聚氨酯、32kg丙烯酸树脂、2kg表面活性剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min。

步骤4)，然后称量0.5kgpH调节剂、4kg光引发剂，投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌3min，得有序多级微纳结构抗菌涂料。

有序多级微纳结构抗菌涂料需现配现用。

实施例4