抗菌苯丙乳液的制备、性能及其在乳胶漆中的应用研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YNiit562552379
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苯丙乳胶漆以其优异的性能被广泛用作内墙涂料,而墙面在日常使用过程中其表面容易被微生物污染,会对人们的健康造成潜在的威胁,因此对苯丙乳胶漆进行抗菌改性不仅具有实用价值,还有重要的现实意义。目前,对苯丙乳胶漆的抗菌改性主要以添加非反应型的无机抗菌剂、有机小分子抗菌剂和高分子抗菌剂为主,其中,前两种抗菌剂存在着溶出效应,影响抗菌持久性,高分子抗菌剂虽不存在着溶出效应,但其往往不易迁移到材料表面发挥抗菌作用,同时也存在着与基底相容性的问题。本文针对现有苯丙乳胶漆的不足,利用两种新型反应型抗菌剂,通过乳液聚合的方法将其以化学键的形式固定在苯丙乳液的结构中,制备了具有抗菌持久性的抗菌苯丙乳液,并进一步制备了具有抗菌持久性的苯丙乳胶漆,取得的研究结果如下:(1)将本课题组前期设计合成的含噻唑结构的甲基丙烯酸酯(MEMT)抗菌单体与苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)通过乳液共聚的方法,制备得到一系列含噻唑结构的抗菌苯丙乳液(SA-Mn)。ATR-FTIR证实,MEMT抗菌单体成功引入苯丙乳液共聚物结构中。MEMT抗菌剂的加入对SA-Mn乳液的固含量、凝胶率、单体转化率影响不明显。但随着其添加量的增加,SA-Mn乳液的粒径增大,黏度增加,其胶膜(SA-Mn-F)的铅笔硬度增加、接触角增大、吸水率降低、热稳定性降低、抗菌性能增强,其中,SA-M20-F胶膜对大肠杆菌(E.coil)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率接近100%。此外,SA-M15-F胶膜和SA-M20-F胶膜经紫外灯持续照射100h后或在水中浸泡7天后,抗菌率仍大于90%,抗菌性能优异,显示出优异的抗菌持久性;(2)以2-[[2-(二甲氨基)乙基]甲氨基]乙醇、1-溴代十二烷、1-溴代十四烷、1-溴代十六烷、甲基丙烯酸异氰酸酯基乙酯为原料,设计并合成了三种新型的不同烷基链长度的含双季铵盐结构的甲基丙烯酸酯(MEQABr-x)抗菌单体,FT-IR与~1H-NMR证实,其结构与预期设计的结构相符。MEQABr-x抗菌单体的抗菌性能优异,其中MEQABr-14抗菌剂对大肠杆菌(E.coil)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌性能最好,其MIC值分别为4μg/m L和2μg/m L,MBC值分别为16μg/m L和4μg/m L。将MEQABr-x抗菌单体与苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)通过乳液共聚的方法,制备得到一系列含双季铵盐结构的抗菌苯丙乳液(SAQx-n),ATR-FTIR证实,MEQABr-x抗菌单体成功引入苯丙乳液共聚物结构中。MEQABr-x抗菌剂的加入对SAQx-n乳液的固含量、凝胶率、单体转化率的影响不明显。当MEQABr-x抗菌剂的烷基链长度相同时,随着其添加量的增加,SAQx-n乳液粒径先减小后增大,其胶膜(SAQx-n-F)的铅笔硬度降低、接触角先增大后减小、吸水率先降低后升高、热稳定性降低;当MEQABr-x抗菌剂的添加量相同时,随着其烷基链长度的增加,SAQx-n乳液的粒径先减小后增大,其胶膜(SAQx-n-F)的接触角逐渐增大,吸水率逐渐降低、热稳定性提高。MEQABr-x抗菌剂的加入在一定程度上能提高胶膜的透光率;(3)MEQABr-x抗菌剂的加入可赋予SAQx-n-F胶膜抗菌性能,其抗菌性能随着MEQABr-x抗菌剂添加量的增加而增强,其中,SAQx-9-F胶膜对大肠杆菌(E.coil)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率都在98%以上。此外,SAQx-9-F胶膜经紫外灯持续照射100h后或在水中浸泡7天后,抗菌率仍大于94%,抗菌性能优异,显示出优异的抗菌持久性;(4)分别由SA-M20乳液和SAQ14-15乳液通过加入一定的填料与助剂,制备了两种抗菌苯丙乳胶漆PSA-M20和PSAQ14-15,其基本性能优异。两种抗菌苯丙乳胶漆漆膜对大肠杆菌(E.coil)的抗菌率大于95%,对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率达到100%,表现出优异的抗菌性能,且经紫外灯持续照射100h后或在水中浸泡7天后,其抗菌率仍在95%以上,仍表现出优异的抗菌性能,所制备的两种抗菌乳胶漆显示出优异的抗菌持久性。
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