[发明专利]一种有机硅改性氧化淀粉抗菌涂料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性氧化淀粉抗菌涂料制备方法，特别是一种达到外墙涂料耐水性指标的氧化淀粉涂料制备方法，属于精细化工领域。

背景技术

随着石油资源的日益匮乏，国内外大力开发应用天然淀粉资源作为工业原料。淀粉具有价格低廉和绿色环保等优势，目前已在造纸、纺织、粘合剂和建筑内墙涂料等领域得到广泛应用，但淀粉基涂料与合成高分子涂料相比在耐水性、耐候性和附着强度等方面存在不足，需要进行进一步化学改性提高其性能。

王彦斌在《应用化工》2001年第5期，第10-12页，报道用氧化淀粉和甲醛、乙二醛或环氧氯丙烷交联反应制得符合行业标准的氧化淀粉内墙涂料。杜拴丽在《中国胶粘剂》2004年第1期，第11-13页，报道先对聚乙烯醇进行氧化改性，然后与氧化淀粉和硼砂共混制得改性聚乙烯醇/淀粉无醛胶粘剂。樊晓东在《沈阳化工学院学报》，2006年，第4期，第261-263页，报道以硼砂和淀粉为改性剂，对聚乙烯醇(PVA)进行复合改性，使其耐水性和粘接强度得以提高。陈继兰在《粘接》，1996年，第34期，第10-12页，报道以硅烷化淀粉和聚乙烯醇共混制得耐水性能优良的淀粉胶。

美国专利US4495226(1985-01-22)公开一种有机硅处理的轻度氧化淀粉，可用作涂料和粘合剂组分。中国专利CN101180330(2008-05-14)公开一种乙烯基硅烷改性聚乙烯醇，可用作涂料和粘合剂组分。中国专利CN101100811(2008-01-09)公开一种偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，改性浆料和聚乙烯醇混合作为纺织纤维上浆剂。

根据现有技术资料，轻度氧化淀粉容易发生霉变，轻度氧化淀粉、聚乙烯醇或其混合物成膜后耐水性较差，只能作为内墙涂料组分应用。有机硅处理的轻度氧化淀粉和有机硅处理的聚乙烯醇耐水性能提高，可用作涂料和粘合剂，也可作为造纸施胶剂、纺织纤维上浆剂和内墙涂料使用，但不能达到外墙涂料耐水性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅改性氧化淀粉涂料制备方法，解决现有氧化淀粉涂料容易霉变和耐水性差的缺点，同时保留氧化淀粉/聚乙烯醇涂料绿色环保和生产成本低的优点。

现有氧化淀粉涂料制备中采用的氧化淀粉是采用次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂氧化天然淀粉得到的低度氧化淀粉，淀粉分子中的葡萄糖单元C6位的小部分羟基被氧化为羧基，只有极少量C6位的羟基或C2、C3位的羟基被氧化为醛基，淀粉分子中存在大量亲水性的C6位羟基。低度氧化淀粉中缺少活性基团，通常条件下自身或与聚乙烯醇几乎不能发生化学反应。

现有氧化淀粉涂料制备中也可采用双醛淀粉，这类氧化淀粉采用高碘酸为氧化剂氧化天然淀粉中的葡萄糖单元C2、C3位的羟基得到双醛淀粉，淀粉分子中葡萄糖单元C6位的羟基未被氧化。双醛淀粉中含有醛基活性基团，通常条件下自身或与聚乙烯醇能够发生化学反应，但交联聚合物中存在大量亲水基团，耐水性较差差。此外，双醛淀粉生产成本过高，限制其作为涂料的应用。

经有机硅处理的淀粉具有较好的耐水性，但其反应活性很低，通常条件下自身或与聚乙烯醇几乎不能发生化学反应，与聚乙烯醇共混可作为涂料和黏合剂组分，但不能达到外墙涂料耐水性要求。

本发明的原理和创新思路是采用淀粉分子中葡萄糖单元C6位含有较大比例醛基的深度氧化淀粉为原料，先将其与聚乙烯醇交联形成氧化淀粉/聚乙烯醇聚合物，深度氧化淀粉分子中的大量活性醛基与聚乙烯醇分子中的羟基缩合，提高其耐水性能，交联聚合物分子中带有的游离醛基赋予聚合物抗菌性能，再向交联聚合物分子链中引入有机硅基团，有机硅节Si-O-Si、Si-O键能远大于C-O和C-C键能，有机硅分子侧链上的非极性烷氧基朝外定向排列，进一步提高氧化淀粉/聚乙烯醇涂料的耐水性和附着力，使其达到外墙涂料耐水性要求。

本发明采取的技术方案是：

1.采用淀粉分子中葡萄糖单元C6位含有醛基的氧化淀粉为原料，先将其与聚乙烯醇交联形成氧化淀粉/聚乙烯醇聚合物，交联聚合物分子中带有的游离醛基赋予聚合物抗菌性能，再向交联聚合物分子链中引入有机硅基团，进一步提高交联聚合物的耐水性，制备步骤如下：

(1)在装有搅拌器和温度计的四口瓶中，分别加入重量百分比40％氧化淀粉乳和重量百分比20％聚乙烯醇溶液，用重量百分比10％盐酸调整溶液pH值至2-3，再将溶液加热到60-65℃，进行交联反应2小时；