一种硅酸盐抗菌涂料及其制备方法

本发明涉及建筑涂料，更具体的说是涉及一种硅酸盐抗菌涂料及其制备方法。

背景技术：

1、无机硅酸盐涂料俗称无机矿物涂料，主要成分是液态硅酸钾和无机氧化金属物。该涂料以天然无机矿物为原材料，不含有毒有害物质，能够分解甲醛，净化空气，一扫室内甲醛、苯等有毒有害物质污染的烦恼，这对于抵抗力较弱的病人和对干净程度高要求的医疗设备、医学实验、化验等都有极大的益处。

2、材料的抗菌性能成为当前人们关注的热点。住房建筑中，墙面面积占比最大，也因此导致墙面是室内空气中细菌和病毒的最终归宿。医院是细菌的聚集地，研究表明，居室空间、医院、学校、幼儿园、酒店等空气中和墙面上所存留的病原菌密度远高于室外场所，如果得不到有效控制，极易引发大规模交叉感染。

3、因此，如何开发一种硅酸盐抗菌涂料是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅酸盐抗菌涂料及其制备方法，通过有机氟硅抗菌改性剂增强涂料的抗菌性，以解决现有技术中无机硅酸盐涂料耐水性差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种硅酸盐抗菌涂料，包括以下重量份的原料：无机硅酸盐100份、抗菌改性剂1-30份、硅溶胶10-100份、分散剂1-10份、增稠剂0-30份、消泡剂0-10份、无机填料10-30份、硅丙乳液0-30份和水1-100份。

4、优选为：无机硅酸盐100份、抗菌改性剂30份、硅溶胶10份、分散剂5份、增稠剂20份、消泡剂2份、无机填料10份、硅丙乳液5份和水30份。

5、进一步，上述无机硅酸盐为硅酸钾。

6、采用上述进一步的有益效果在于，在无机硅酸盐中，硅酸钠的耐水性差，且盐析现象严重。硅酸锂虽然性能好，但是价格昂贵。相比之下，硅酸钾的综合性能优良，性价比高，因此选择硅酸钾为无机硅酸盐涂料的成膜物质。

7、进一步，上述抗菌改性剂为侧链含硫鎓离子的活性硅烷抗菌改性剂，结构式为其中，m＝0-3，n＝0-18，优选为m＝0，n＝1。

8、采用上述进一步的有益效果在于，与季铵盐相比，硫鎓离子具有更集中的电荷中心，其抗菌性能优于季铵盐类。

9、进一步，上述抗菌改性剂的制备方法为：

10、(1)将乙烯基烷氧基硅烷与乙硫醇溶于四氢呋喃中，在氮气保护下进行紫外催化，得到(2-(乙硫基)乙基)三烷氧基硅烷；

11、(2)进一步利用侧基硫醚与含氟碘烷的亲核反应，将(2-(乙硫基)乙基)三烷氧基硅烷与含氟碘烷溶于四氢呋喃中，加入碱催化剂，反应过夜，得到抗菌改性剂。

12、更进一步，上述乙烯基烷氧基硅烷、乙硫醇和四氢呋喃的质量比为1.1g:1.2g:20ml；紫外催化的紫外光波长为365nm，时间为2h。

13、采用上述进一步的有益效果在于，以四氢呋喃为溶剂，乙烯基烷氧基硅烷和乙硫醇在紫外光照下发生点击化学反应，合成(2-(乙硫基)乙基)三烷氧基硅烷。

14、更进一步，上述含氟碘烷为1,1,1,2,2-五氟-3-碘丙烷；碱催化剂为三乙胺；(2-(乙硫基)乙基)三烷氧基硅烷、含氟碘烷、四氢呋喃和碱催化剂的质量比为1g:2g:20ml:0.2ml。

15、采用上述进一步的有益效果在于，利用含i的亲核反应，在构建硫鎓抗菌盐的同时，引入疏水f原子，提升产品的耐水性能。

16、进一步，上述分散剂为丙烯酸共聚物、磷酸钠盐、磷酸钾盐、羧酸钠盐和羧酸钾盐中的至少一种，优选为六氟磷酸钠。

17、进一步，上述增稠剂为硅酸盐、氧化铝、膨润土、硅酸铝、羧甲基纤维素、壳聚糖和海藻酸钠中的至少一种，优选为羧甲基纤维素。

18、进一步，上述消泡剂为有机硅油、氨基硫酸盐、氨基乙酸盐、硅酸钠、硅酸镁、氢氧化铝、苦土和氧化锌中的至少一种，优选为氧化锌。

19、进一步，上述无机填料为高岭土、滑石粉、硅石灰、云母、陶土和石棉中的至少一种，优选为高岭土。

20、一种硅酸盐抗菌涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

21、(1)按上述硅酸盐抗菌涂料的重量份数称取各原料；

22、(2)将无机硅酸盐、抗菌改性剂、硅溶胶、分散剂、增稠剂、消泡剂、无机填料和硅丙乳液混合均匀，得到混合物；

23、(3)向混合物中加入水，搅拌均匀，得到浆料；

24、(4)将浆料进行研磨，过滤，即得硅酸盐抗菌涂料。

25、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

26、本发明首先设计制备了硫鎓盐抗菌改性剂，通过保留末端活性硅氧烷，利用硅烷水解缩合，强化有机改性剂与无机硅酸盐涂料的共价连接，增强材料的成膜行为，实现了涂层的长效抗菌性能。同时在抗菌改性剂分子设计时，侧基引入含f官能团，增强了涂层的疏水性能，扩展了涂层在潮湿环境下的应用前景。

技术特征：

1.一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：无机硅酸盐100份、抗菌改性剂1-30份、硅溶胶10-100份、分散剂1-10份、增稠剂0-30份、消泡剂0-10份、无机填料10-30份、硅丙乳液0-30份和水1-100份。

2.根据权利要求1所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：无机硅酸盐100份、抗菌改性剂30份、硅溶胶10份、分散剂5份、增稠剂20份、消泡剂2份、无机填料10份、硅丙乳液5份和水30份。

3.根据权利要求1或2所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，所述无机硅酸盐为硅酸钾。

4.根据权利要求1或2所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，所述抗菌改性剂为侧链含硫鎓离子的活性硅烷抗菌改性剂，结构式为其中，m＝0-3，n＝0-18。

5.根据权利要求4所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，所述抗菌改性剂的制备方法为：

6.根据权利要求5所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，步骤(1)中，所述乙烯基烷氧基硅烷、乙硫醇和四氢呋喃的质量比为1.1g:1.2g:20ml；所述紫外催化的紫外光波长为365nm，时间为2h。

7.根据权利要求5所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，步骤(2)中，所述含氟碘烷为1,1,1,2,2-五氟-3-碘丙烷；所述碱催化剂为三乙胺；所述(2-(乙硫基)乙基)三烷氧基硅烷、含氟碘烷、四氢呋喃和碱催化剂的质量比为1g:2g:20ml:0.2ml。

8.根据权利要求1或2所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，所述分散剂为丙烯酸共聚物、磷酸钠盐、磷酸钾盐、羧酸钠盐和羧酸钾盐中的至少一种；所述增稠剂为硅酸盐、氧化铝、膨润土、硅酸铝、羧甲基纤维素、壳聚糖和海藻酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求1或2所述的一种硅酸盐抗菌涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅油、氨基硫酸盐、氨基乙酸盐、硅酸钠、硅酸镁、氢氧化铝、苦土和氧化锌中的至少一种；所述无机填料为高岭土、滑石粉、硅石灰、云母、陶土和石棉中的至少一种。

10.一种硅酸盐抗菌涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种硅酸盐抗菌涂料，包括以下重量份的原料：无机硅酸盐100份、抗菌改性剂1‑30份、硅溶胶10‑100份、分散剂1‑10份、增稠剂0‑30份、消泡剂0‑10份、无机填料10‑30份、硅丙乳液0‑30份和水1‑100份。制备方法，具体包括以下步骤：(1)称取各原料；(2)将无机硅酸盐、抗菌改性剂、硅溶胶、分散剂、增稠剂、消泡剂、无机填料和硅丙乳液混合均匀；(3)加入水，搅拌均匀；(4)研磨，过滤，即得。本发明实现了涂层的长效抗菌性能，增强了涂层的疏水性能，扩展了涂层在潮湿环境下的应用前景。技术研发人员：倪云霞,孙复钱,程梓瑶,曾国屏,张军,胡荣俊受保护的技术使用者：江西省科学院应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15