[发明专利]一种可逆自修复抗菌丙烯酸涂层、制备及自修复方法

说明书

本发明公开了一种可逆自修复抗菌丙烯酸涂层、制备及自修复方法。将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、磺酰基甜菜碱甲基丙烯酸酯、乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯加入醇溶剂中，通过偶氮二异丁腈引发自由基聚合，得到线性丙烯酸树脂。将线性丙烯酸树脂与含氨基的超支化聚硅氧烷溶于醇溶剂中，涂覆于基材表面，干燥后即制得一种可逆自修复抗菌丙烯酸涂层。本发明利用间乙烯胺酯键在室温下即可发生可逆反应的特点及超支化聚硅氧烷末端富含的氨基，实现涂层的高效、温和自修复，并以安全、无毒和非特异性的磺酰基甜菜碱赋予丙烯酸涂层优异的抗菌性。本发明提供的产品适用性好，实用性强；制备方法具有原材料来源广、工艺简单、环保的特点。

技术领域

本发明涉及一种聚合物涂层及其制备方法，特别涉及一种可逆自修复抗菌丙烯酸涂层、制备及其自修复方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

表面微生物吸附以及随之生成的生物膜污染已对家庭装潢、医疗设施、食品/药品生产等室内场合的安全卫生状况产生巨大威胁。通常，生物膜的形成初期是通过细菌非特异性的可逆吸附在基体表面形成的，一旦细菌吸附生成胞外多糖形成三维结构后，生物膜就难以去除。若基体表面覆盖一层抗菌涂层，在初始阶段就抑制细菌的吸附，便可从根源上有效防止生物膜的形成。

丙烯酸树脂是目前在建筑装潢中广泛使用的环保涂层，具有抗菌性能的丙烯酸涂层正被广泛研究和大量使用。目前，在生产与科学研究中常用的抗菌丙烯酸涂层主要通过添加抗菌剂与树脂物理共混的方式制得，而使用的抗菌剂种类繁多，各有优缺点。例如金属及其盐类（如金、银、铜和锌等）是常见的抗菌剂（参见文献：Simchi,A.,et al.Recentprogress in inorganic and composite coatings with bactericidal capability fororthopaedic applications.Nanomedicine:Nanotechnology,Biology and Medicine,2011, 7(1):22-39），具有高活性、长效性的优点，但是存在成本高和毒性大的问题。有机抗菌剂虽然起效快，但是对光/热稳定性差，作用寿命短，如异噻唑酮、酚类、卤胺类等不仅有毒，还有致癌的风险（参见文献：Kocer,H.B.Residual disinfection with N-halaminebased antimicrobial paints.Progress in Organic Coatings,2012,74(1):100-105）；聚双胍类则有毒易光照分解和潮解；三氯生本身无毒但光照下易分解生成多氯二噁英类有毒物质（参见文献：Orhan, M., et al.Improving the antibacterial activity ofcotton fabrics finished with triclosan by the use of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and citric acid. Journal of Applied PolymerScience,2009,111(3): 1344-1352）。季铵盐类具有低毒性、长效性的优点，但本身带有正电荷，容易吸附灰尘和微生物残骸导致抗菌性能大幅下降，与阴离子型的乳化剂和洗涤剂也有冲突。壳聚糖可用作无毒的生物质抗菌剂，但它对pH敏感，只能在酸性条件下使用且作用寿命短（参见文献：Raafat,D.and H.-G.Sahl. Chitosan and its antimicrobialpotential-a critical literature survey. Microbial Biotechnology，2009，2(2):186-201）。因此，目前仍然缺少一种具有高活性、长效性的无毒抗菌丙烯酸涂层。

另一方面，抗菌涂层在实际使用过程中往往会因为摩擦、碰撞等情况导致墙面涂层产生微裂纹、划痕甚至破损。这在不同程度上削弱了涂层的尺寸稳定性和机械强度，更严重的是这些裂痕为微生物的繁殖和传播提供了良好的生存空间。为了防患于未然，在裂痕产生初期就修复微裂纹，阻止其扩展，延长涂层的使用寿命，具有自修复性能的抗菌丙烯酸涂层正引起越来越多的关注。