一种环保水性漆及其制备方法与流程

本发明属于水性涂料，具体地，涉及一种环保水性漆及其制备方法。

背景技术：

1、水性漆是以水做稀释剂的漆料，其具有气味低、低挥发性有机化合物(voc)等环保特点，越来越受到市场的欢迎，常被应用于家具等行业。

2、人们居住环境中存在着各种有害微生物，尤其是家居环境中某些潮湿的场合(如厨房、卫生间等)更容易滋生微生物，导致室内空气菌浓度和物体表面的菌浓度增大。而作为涂覆于家具表面的漆料，需要表面具备防霉抗菌性能，不仅能对家具起到防护作用，也能提高家具的安全使用性。

3、目前，应用于家具的水性漆是通过加入抗菌剂来改善抑菌性能，例如现有技术cn113801557a公开的一种防霉效果好的水性漆，由以下重量份的组分制成：水性聚氨酯分散体20-25份，丙烯酸酯乳液6-12份，消泡剂1-2份，润湿剂2-4份，消光粉2-3份，流平剂3-5份，防霉剂1-3份，杀菌剂1-3份，防沉剂0.5-1份，水10-20份，助膜剂3-5份，其中的防霉剂由多菌灵、百菌清、多霉唑中的一种或者几种，杀菌剂为银离子、纳米二氧化钛、纳米氧化银粉末、季鏻盐中的一种或者几种。该防霉剂为有机小分子，易于分解，且与基体仅存在物理共混作用，因此持久性较弱，而杀菌剂中纳米二氧化钛、纳米氧化银粉末易于团聚，难以分散均匀，因此，需要进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种环保水性漆及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种环保水性漆，包括如下重量份原料：硅丙乳液100份、成膜助剂7-9份、抗菌防霉剂3-4份、润湿剂0.2-0.3份、增稠剂0.2-0.3份、水20-30份；

4、该水性漆的制备方法，具体为：将所有原料按照比例称取后，混合搅拌均匀，均质处理，获得所述水性漆。

5、进一步地，所述硅丙乳液的聚合单体中包括丙烯酸或甲基丙烯酸单体。

6、进一步地，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚和丙二醇甲醚中的一种。

7、进一步地，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

8、进一步地，所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种。

9、进一步地，所述抗菌防霉剂通过如下步骤制备：

10、s1、在干燥的三口烧瓶中加入1,3,5-三氨基苯、三乙胺和乙醇，将烧瓶置于冰浴中，搅拌混合，待体系温度稳定在0-2℃时，搅拌下缓慢滴入戊唑醇的甲苯溶液，滴加完毕后在0-2℃下反应3h，减压旋蒸除去溶剂后，进行柱层析提纯(用苯-乙酸乙酯混合溶剂为洗脱液，二者的体积比3:7)，旋干洗脱剂，得到中间体1；1,3,5-三氨基苯、三乙胺和戊唑醇的用量之比为0.03mol:9.1g:0.09mol；

11、1,3,5-三氨基苯分子上的-nh2与戊唑醇分子上的-cl发生亲核取代反应，通过控制二者的摩尔比为1:3，发生三取代反应，过程如下所示，得到中间体1：

12、

13、s2、将烯丙基三甲基氯化铵溶于去离子水中，加入盐酸调节溶液的ph值在3-4，加入高锰酸钾溶液(质量分数15％)，升高温度至60℃反应2h，反应结束后，冷却至室温，通过乙酸乙酯进行萃取，取有机相，并用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液经旋蒸，得到中间体2；烯丙基三甲基氯化铵和高锰酸钾溶液的用量比为13.6g:50ml；

14、在酸性条件下，通过高锰酸钾对烯丙基三甲基氯化铵上的不饱和碳碳双键进行氧化，形成羧酸，得到中间体2，过程如下所示：

15、

16、s3、在装有温度计、电动搅拌器、分水器和回流冷凝管的三口烧瓶中，加入中间体2和中间体1，再加入对甲苯磺酸(催化剂)和甲苯(带水剂)，不断搅拌下加热，于120℃加热回流2h，再保温1h，将反应液冷却，减压蒸馏除去甲苯，然后依次用饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液洗涤有机相多次，加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏，获得中间体3；中间体2、中间体1、对甲苯磺酸和甲苯的用量比为15.4g:27g:2.4g:50ml；

17、中间体2与中间体1发生酯化反应，获得中间体3，过程如下所示：

18、

19、s4、用n2除去四口烧瓶中的空气，再加入中间体3和dmf(n,n-二甲基甲酰胺)，搅拌混合均匀，置于冰水浴中，在搅拌下缓慢滴入3-氯-1-丙醇和三乙胺，滴加完毕后反应4h，减压蒸馏除去大部分dmf后，采用柱层析提纯(洗脱液为苯和丙酮的混合溶剂，且二者的体积比为1:1)，旋干洗脱液，得到中间体4；中间体3、3-氯-1-丙醇和三乙胺的用量之比为39.2g:8.5g:9.1g；

20、3-氯-1-丙醇分子上的-cl与中间体3分子上的-nh-发生亲核取代反应，得到中间体4，反应过程如下所示：

21、

22、s5、将中间体4和dmf加入三口烧瓶中，往里滴入氯化亚砜，控制烧瓶内物料温度不得高于20℃，滴加完毕后再向烧瓶内加入β-丙氨酸，继续加热回流反应10h，反应产生的尾气用30％氢氧化钠溶液吸收，回流反应完毕后，将反应液减压浓缩，将温度降至常温、离心过滤，收集的沉淀于60℃真空干燥，得到抗菌防霉剂；中间体4、氯化亚砜和β-丙氨酸的用量之比为44.4g:60ml:8g；

23、中间体4与β-丙氨酸发生酯化反应，得到抗菌防霉剂，反应过程如下所示：

24、

25、获得的抗菌防霉剂中含有密度较高的季铵盐基团、三唑基团，季铵盐基团属于高效安全的抗菌活性成分，三唑基团属于高效、低毒、广谱的抗菌防霉成分，二者抗菌机制不同，具有协同效果，且活性成分密度高，因此，抗菌防霉剂具有高效安全的抗菌防霉性能；此外，通过抗菌防霉剂的结构特点可知，该抗菌防霉剂相较于普通的季铵盐以及三唑类，分子较大，分子量较高，所以，具备更高的稳定性；需要进一步说明的是，该抗菌防霉剂分子上含有呈树枝状分布的脂肪链、酯基和端-nh2，脂肪链具有很高的柔性，能够穿插入苯丙乳液分子链中，酯基与苯丙乳液分子链具备较高的相容性，-nh2与苯丙乳液分子链中(丙烯酸酯分子侧链上)的-cooh具有极高的反应活性，也即-nh2能够与-cooh产生化学作用，因此，使抗菌防霉剂能够与成膜基质产生化学作用，进而提升抗菌防霉剂在水性漆中的耐抽提以及稳定性，提高抗菌防霉效果的稳定持久性。

26、此外，抗菌防霉剂能与成膜基质键合作用，也即，呈树枝状分布的端-nh2能发挥交联剂效果，促进漆膜中交联网络结构的生成，进而能够一定程度提升漆膜的附着力。

27、本发明的有益效果：

28、本发明的水性漆中加入了抗菌防霉剂，该抗菌防霉剂具有高效安全的抗菌防霉性能，从而赋予水性漆良好的抗菌防霉效果；另外，该抗菌防霉剂本身稳定性好，且能与成膜基质-苯丙乳液产生化学相互作用，进而提升抗菌防霉剂在水性漆中的耐抽提以及稳定性，提高抗菌防霉效果的稳定持久性；

29、本发明的水性漆以水为稀释剂，符合环保要求，且具备安全高效、稳定持久的抗菌防霉性，能够适用于家具等对抗菌性能要求高的领域。