技术领域：
本发明涉及涂料制备领域，具体的涉及一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法。
背景技术：
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随着人们对环境问题的认识，一系列严厉的环保法规和行业法规相继被制定。在涂料领域,为了降低挥发性有机物的排放,环保型涂料包括水性涂料，高固体份涂料和粉末涂料逐渐地取代溶剂型涂料。在环保涂料中，水性涂料因以水为溶剂或分散介质，其污染性低，便宜，施工方便，是三类环保涂料中最重要的一类。但水性涂料目前存在的问题是综合性能不如溶剂性涂料，特别是水性涂料耐水性差。水性丙烯酸酯涂料是一种应用较广的水性涂料，其具有良好的附着力和耐候性，但是抗菌防腐性能欠佳，耐水性不太好。
生物碱存在于自然界(主要为植物，但有的也存在于动物)中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。具有光学活性。苦参碱的溶解性比较特殊，不同于一般的叔胺碱，它既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂，苦参中所含生物碱均有两个氮原子。一个为叔胺氮(n-1)，呈碱性；另一个为酰胺氮(n-16)，几乎不显碱性，所以它们只相当于一元碱。苦参碱和氧化苦参碱的碱性比较强。
明胶的主要组成为氨基酸组成相同而分子量分布很宽的多肽分子混合物，分子量一般在几万至十几万。明胶既具有酸性，又具有碱性，是一种两性物质，明胶的胶团是带电的，在电场作用下，它将向两极中的某一极移动。明胶分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性。明胶不溶于有机溶剂，不溶于冷水，在冷水中吸水膨胀至自身的5-10倍，易溶于温水，冷却形成凝胶，溶点在24-28℃之间，其溶解度与凝固温度相差很小，易受水份、温度、湿度的影响而变质。明胶含有内氨酸、甘氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸等人体所需的18种氨基酸。
技术实现要素：
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本发明提供了一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，该方法制得的水性丙烯酸酯涂料防腐性能优异，耐水性能好，涂膜力学性能佳。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌1-5h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应2-4h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，明胶与去离子水的质量比为1:15。
作为上述技术方案的优选，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：(1-3.5)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述苦参总生物碱溶液的滴加速度为2-6ml/min。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为(30-65)：(1-3)：(0.5-1.5)：73。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物、消泡剂、增稠剂、流平剂的用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液50-80份、明胶/苦参总生物碱复合物5-11份、消泡剂1-5份、增稠剂1-2份、流平剂1.5-3.5份。
作为上述技术方案的优选，所述增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明首次采用明胶/苦参总生物碱的复合物对丙烯酸酯涂料进行改性，明胶既具有酸性，又具有碱性，其分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基；苦参总生物碱含有叔胺氮和酰胺氮，其在一定条件下可以和明胶分子中的活性基团形成配位键合，制得的明胶/苦参总生物碱复合物可以在涂料中稳定的分散，使得涂料具有良好的耐水性和抗菌防腐性能。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；其中，明胶与去离子水的质量比为1:15，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌1h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；其中，明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：1；苦参总生物碱溶液的滴加速度为2ml/min；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应2h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；其中，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3；单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为30：1：0.5：73；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料；其中，各组分用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液50份、明胶/苦参总生物碱复合物5份、消泡剂1份、增稠剂1份、流平剂1.5份。
实施例2
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；其中，明胶与去离子水的质量比为1:15，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌5h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；其中，明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：3.5；苦参总生物碱溶液的滴加速度为6ml/min；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；其中，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3；单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为30：1：0.5：73；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料；其中，各组分用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液80份、明胶/苦参总生物碱复合物11份、消泡剂5份、增稠剂2份、流平剂3.5份。
实施例3
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；其中，明胶与去离子水的质量比为1:15，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌2h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；其中，明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：1.5；苦参总生物碱溶液的滴加速度为3ml/min；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应2.5h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；其中，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3；单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为40：1.5：0.7：73；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料；其中，各组分用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液60份、明胶/苦参总生物碱复合物7份、消泡剂2份、增稠剂1.3份、流平剂2份。
实施例4
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；其中，明胶与去离子水的质量比为1:15，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌3h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；其中，明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：2；苦参总生物碱溶液的滴加速度为4ml/min；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；其中，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3；单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为50：2：1.1：73；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料；其中，各组分用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液70份、明胶/苦参总生物碱复合物9份、消泡剂3份、增稠剂1.6份、流平剂2.5份。
实施例5
一种基于明胶/苦参总生物碱复合物改性的水性丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将明胶和去离子水混合加热搅拌至固体溶解得到明胶水溶液；将苦参总生物碱和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得苦参总生物碱溶液；其中，明胶与去离子水的质量比为1:15，苦参总生物碱与去离子水的质量比为1：20；
(2)将明胶水溶液保持60-70℃，然后向明胶水溶液中滴加苦参总生物碱溶液，滴加完毕后，恒温搅拌4h，搅拌结束后低温静置，然后高温烘干，制得明胶/苦参总生物碱复合物；其中，明胶水溶液与苦参总生物碱溶液的质量比为5：3；苦参总生物碱溶液的滴加速度为5ml/min；
(3)将单体和2/3去离子水混合搅拌均匀，制得单体溶液；将乳化剂和1/3去离子水混合搅拌，制得乳化剂溶液；将单体溶液加入到反应釜中，加热至60-70℃，向反应釜中加入乳化剂溶液，搅拌30min，加入引发剂，加入完毕后，缓慢升温至80-90℃，恒温搅拌反应3.5h，反应结束后，冷却至室温，得到丙烯酸酯乳液；其中，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸丁酯的混合物，质量比为3:2:0.5:3；单体、引发剂、乳化剂、去离子水的质量比为60：2.5：1.3：73；
(4)将上述制得的丙烯酸酯乳液、明胶/苦参总生物碱复合物混合均匀，继续加入消泡剂、增稠剂、流平剂混合，混合后的物料经砂磨机研磨，得到改性水性丙烯酸酯涂料；其中，各组分用量比以重量份计分别为：丙烯酸酯乳液75份、明胶/苦参总生物碱复合物10份、消泡剂4.5份、增稠剂1.6份、流平剂3份。
将上述制得的涂料进行耐水性测试，25±5℃下，浸泡300h，涂膜表面不脱落、不起泡，耐水性能优异；耐酸碱擦拭500次未脱落，附着力好，该涂料对大肠杆菌的杀菌率达99.3％以上，对于金黄葡萄球菌的杀菌率为98.9％以上。