一种石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料及其制备方法与流程

本发明涉及抗菌水性涂料领域，具体涉及一种石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着消费者环保意识的日益增强，家具生产企业对非溶剂型涂料的需求不断增长。水性涂料是国家提倡发展的环境友好型涂料，具有很大的市场前景。近年来，人们生活质量的不断提高，涂料的使用频率越来越多。但是，由于墙面涂料含有有机物或矿物质成分，容易滋生细菌和霉菌，在影响室内美观的同时危害人类身体健康。涂料作为家装的重要组成部分备受关注，对其赋予抗菌等功能性具有重要的现实意义。

2、水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐磨蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料的低voc含量相结合，且聚氨酯聚合物具有裁剪性，采用分子设计原理，结合交联技术，能有效控制涂膜聚合物的组成和结构，使水性聚氨酯涂膜性能相当于甚至优于传统溶剂型涂料，成为发展最快的涂料品种之一。

3、壳聚糖是甲壳质脱乙酞基的产物，性质稳定、无毒，具有广谱抗菌性。但由于大分子壳聚糖不溶于水，在使用上受到很多的限制。石墨烯是一种具有典型二维结构的纳米材料，它由疏水的平面结构和亲水的边缘构成，其特殊的结构决定其优异的抗菌特性。

4、目前，还未见有壳聚糖和石墨烯联合作用，共同提高水性涂料抗菌性能的报道。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题为：现有水性涂料环境污染大、不环保，抗菌性能还有待提高的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法。该方法包括如下步骤：

3、a、将壳聚糖分散到稀醋酸中，75～85℃水浴加热搅拌7～9h，并滴加过氧化氢，2～4h后，调节ph至7，然后将滤液水浴加热到体积浓缩为原来的1/5，冷却到室温加入无水乙醇析出沉淀，得到水溶性壳聚糖；

4、b、将水溶性壳聚糖与香兰素混合溶于去离子水中，75～85℃水浴加热搅拌7～9h，冷却到室温，过滤，加乙醇析出沉淀并洗涤多次,室温下干燥得到水性壳聚糖席夫碱；

5、c、将水性壳聚糖席夫碱溶解在10g去离子水中，加入石墨烯，超声分散30～80min，得到石墨烯-壳聚糖席夫碱复合抗菌剂；

6、d、将聚氨酯和去离子水静置12～20h后，搅拌25～80min至完全溶解，得到聚氨酯分散液；

7、e、将聚氨酯分散液加入搅拌釜中，然后加入一定量的水，搅拌10～40min；结束后将丙烯酸和偶联剂加入容器中，继续搅拌25～80min；结束后再将湿润剂、分散剂、流平剂、消泡剂和步骤c得到的石墨烯-壳聚糖席夫碱复合抗菌剂依次加入容器中，搅拌25～80min，再使用增稠剂调节至适当黏度，提高搅拌速度至800～1200r/min，缓慢加入光引发剂，搅拌，细度下降后，降低搅拌速率为300～600r/min，继续搅拌25～80min后，得到石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料。

8、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a所述的水浴加热温度为80℃，时间为8h。

9、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a所述的稀醋酸浓度为1.5％～2.5％。优选为2％。

10、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a所述的过氧化氢浓度为2％～3％。优选为2.5％。

11、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a中所述壳聚糖与稀醋酸的重量比为：3～5：60～100。

12、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a中所述壳聚糖与过氧化氢的摩尔比为1～2。

13、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤a中所述壳聚糖与乙醇的重量比为3～5：36～60。

14、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤b所述的水性壳聚糖、香兰素、去离子水和无水乙醇的重量比为0.5～3：0.3～1：5～25：20～50。

15、优选的，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤b所述的水性壳聚糖、香兰素、去离子水和无水乙醇的重量比为1：0.76：10：30。

16、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤c所述水性壳聚糖席夫碱、去离子水和石墨烯的重量比为5:10:1。

17、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤d所述的聚氨酯分散液质量浓度为35％～45％。优选40％。

18、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤e所述的聚氨酯分散液用量为45～55％。优选50％。步骤e所述去离子水用量为15～25％。优选20％。

19、其中，上述石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料的制备方法中，步骤e中各助剂和抗菌剂的总重量占整体重量的7％，其余为聚氨酯分散液、丙烯酸和去离子水。

20、其中，所述的助剂包括偶联剂、湿润剂、分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂和光引发剂。

21、其中，丙烯酸的质量分数用量优选15～25％，更优选23％。

22、其中，偶联剂的质量分数用量优选1～3％，更优选2％。

23、其中，增稠剂的质量分数用量优选0.3～0.9％，更优选0.6％。

24、其中，流平剂的质量分数用量优选0.2～0.5％，更优选0.3％。

25、其中，消泡剂的质量分数用量优选0.2～0.5％，更优0.3％。

26、其中，分散剂的质量分数用量优选0.2～0.6％，更优选0.4％。

27、其中，湿润剂的质量分数用量优选0.2～0.5％，更优选0.4％。

28、其中，光引发剂的质量分数用量优选1～3％，更优选2％。

29、其中，复合抗菌剂的质量分数用量0.5～2％，更优选1％。

30、其中，偶联剂是kh-460、kh-550、kh-560的一种；增稠剂是byk-7610、k-920、k-800的一种；流平剂是k-301、tego glide 450、efka 7411的一种；消泡剂是byk-093、z-4970、thix-318、thix-318、nxz的一种；分散剂是thix-318、wp-19、sds-170、mt5040的一种；湿润剂是104e、byk-333、f960、rf-8209、pe-100的一种；光引发剂是lencolo5050w、omnirad380、lencolo5021、darocur1173的一种。

31、本发明还提供了一种上述制备方法直接制备得到的石墨烯-壳聚糖席夫碱抗菌水性涂料。

32、本发明的有益效果为：

33、本发明先制备小分子的水性壳聚糖，在此基础上制备水性壳聚糖席夫碱，然后将石墨烯与水性壳聚糖席夫碱结合得到复合抗菌剂，将其添加于聚氨酯水性涂料中，得到一种抗菌性能强、绿色健康的抗菌水性涂料。本发明显著提高了涂料的抗菌性能，抗菌抗病毒涂层对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念球菌等细菌均具有优异的抗菌效果，抑菌率均达到99％以上。