抗菌型生物基乳液合成及其在水性防腐涂料的应用

近年来,随着城市的日益发展,空气中的细菌病毒等也有所增加,往往导致疾病的发生,从而严重危害人体的健康。随着社会发展和环境保护要求的提高,环保抗菌涂料开始走进人们的生活中,水性环保涂料是环保涂料的一种,它对人体有益且基本上无污染,具有安全环保,杀菌除臭等功能。乳液聚合物是通过乳液聚合或乳液共聚得到的,对环境友好,无污染。此外,这些材料是制备水性涂料的典型成膜剂。乳液聚合物的种类很多,但生物基乳液聚合物所占的比例很小,而且其价格通常较高;因此,这些材料不能完全满足实际要求。本文基于阳离子氧化淀粉接枝苯丙乳液,选取植物源天然抗菌剂(甘草、茶多酚、肉豆蔻、肉桂油)与有机硅季铵盐类抗菌剂(AEM5700)制备综合性能优越,绿色环保的抗菌型生物基乳液。符合当下构建生物安全材料的大趋势。并制备以抗菌型生物基乳液为主要成膜物的水性防腐涂料并对其进行研究,为其在水性防腐涂料中的应用提供理论依据,对生物基相关的乳液的理论发展也有一定的影响。具体研究内容如下:(1)选取4种植物源天然抗菌剂制备了不同的抗菌型淀粉接枝苯丙乳液。通过红外分析了乳液的结构及其单体的接枝情况,通过使用粒度分析仪分析乳液粒径及其分布情况,通过热重分析了乳液的质量随温度的变化情况,来表征乳液的热稳定性能,通过抑菌圈测试法研究了不同组乳液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌能力。结果表明:抗菌剂的用量对乳液的基础性能影响较小,乳液粒径为纳米级别且粒度分布较窄,服从正态分布的曲线。通过抑菌测试表面,不同点击此处种抗菌剂在乳液单体中占比为5 wt%时乳液抗菌性能较好。对4种天然抗segmental arterial mediolysis菌剂进行横向比较,结果表明肉桂油制备的乳液对大肠杆菌的抑菌性能最好,茶多酚制备的乳液对金球菌的抑菌性能最好。(2)选取3-(三甲氧基硅基)丙基二甲基氯VX-661化铵(AEM5700)为抗菌剂,以3-(三甲氧基硅基)丙基二甲基四烷基氯化铵(AEM5700)改性阳离子淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸乳液,制备了一种新型生物基抗菌乳液。由于阳离子淀粉与AEM5700带正电荷,在发挥抑菌作用时,协同抑菌效果增强。铵离子强烈吸附在细菌表面,破坏细菌外表面,破坏细胞壁。铵离子会迁移到细胞内,改变细胞形态,导致细胞内物质释放,导致细菌死亡。通过FTIR、TGA、SEM、AFM、TEM和接触角测试对该生物基抗菌乳液进行了详细的表征,证明改性成功当AEM5700的浓度为7 wt%时,生物基抗菌乳液具有较好的稳定性和抗菌性能。与阳离子淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸乳液相比,抑菌圈增加了4~7 mm。(3)在阳离子氧化淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸乳液的基础上,同时引入3-(三甲氧基硅基)丙基二甲基氯化铵(AEM5700)和茶多酚或者肉桂油,制备了抗菌生物基复合乳液。该生物基复合乳液具有良好的稳定性、化学性能和抗菌性能。傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证了接枝聚合的成功。热重分析(TGA)表明,乳液的热稳定性有所提高。用原子力显微镜(AFM)观察其表面形貌。通过接触角测试检测了改性后乳液的亲疏水性。当肉桂油与AEM5700用量分别为5 wt%时,生物基抗菌复合乳液分别具有较好的稳定性和抗菌性能。与单一抗菌剂相比,抑菌区增加了4~10 mm。此外,对生物基抗菌乳液的聚合机理进行了分析。(4)利用上述制备的抗菌型生物基复合乳液,并将其作为主要成膜物制备水性防腐涂料,结果表明当季铵盐与肉桂油用量分别是5 wt%时,所制备防腐涂层的基本性能均达到最佳效果;在耐盐雾实验的测试中,涂层仅划线处有轻微的锈蚀。在英格尔检测机构检测的抗菌性能测试中,此组乳液为成膜物制得的乳液的抗菌率达到92.59%,而未加抗菌剂的淀粉接枝苯丙乳液的抗菌率仅为55.56%,抗菌率提升了37.03%。