[发明专利]一种具有抗菌功能的含季鏻盐聚丙烯酸乳液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有抗菌功能的含季鏻盐聚丙烯酸乳液及其制备方法与应用，原料包括如下重量份的组分：水60.0‑90.0份，季鏻盐抗菌功能单体0.5‑4.0份，水溶性丙烯酸单体2.0‑6.0份，(甲基)丙烯酸酯单体10.0‑30.0份，多乙烯基交联单体0.2‑1.2份，功能自交联单体0.5‑3.0份，pH缓冲剂0.1‑0.5份，引发剂0.5‑3.0份。本发明采用无皂乳液合成技术，所得含季鏻盐聚丙烯酸乳液具有优良的抗菌性能，并且乳液干燥后具有优良的成膜性能。本发明的含季鏻盐聚丙烯酸乳液可推广用于水性涂料、油墨、胶黏剂以及作纺织、无纺布以及纸张等各类材料的表面抗菌及防霉处理。

技术领域

本发明属于高分子聚合物抗菌剂领域，具体涉及一种具有抗菌功能的含季鏻盐聚丙烯酸乳液及其制备方法与应用。

背景技术

丙烯酸乳液是人们在日常生活中应用非常广泛的一种聚合物乳液，具有色浅、保光、保色、耐候、耐腐蚀、抗老化、性能稳定等优点，广泛应用于水性涂料、油墨、胶黏剂以及作织物、纸张等各类材料的表面的处理。因此，其相关产品被广泛应用于各个领域中。近年来，随着全球范围内流行性疾病的传播以及人们健康意识的提高，抗菌材料的研究受到人们的重视，各行各业对应用材料的抗菌性能提出了更高的要求。因此，具有抗菌功能的丙烯酸乳液在各领域材料的应用中具有良好的市场前景。

赋予丙烯酸树脂抗菌功能的方法主要有两种，一种是在丙烯酸乳液中添加抗菌剂形成添加型抗菌丙烯酸树脂，另一种是将抗菌基团通过配位或共价等结合方式接枝在高分子聚合物上形成结构型抗菌丙烯酸树脂。但是添加型抗菌丙烯酸树脂有两方面缺点：一是抗菌剂作为助剂添加，首先要解决与树脂的相容性和稳定性的问题；二是抗菌剂掺杂在树脂之中，抗菌剂仍会慢慢迁移，随着时间推移抗菌功能减弱甚至消失，并且对环境造成污染，因此这种方法的发展受到限制。而结构型抗菌丙烯酸树脂是将抗菌材料或抗菌基团接枝到聚合物高分子链结构中，因此抗菌基团不易溶出迁移，且抗菌基团变化和数量可控，具有良好的抗菌耐久性、低毒性和可控性。专利CN101168586A《一种抗菌性高分子聚合物及其制备方法》利用卤代酚基团和叔胺基团季胺化反应得到一种季胺盐抗菌剂，避免了小分子流失而使抗菌性能下降的问题。专利CN103554367A《一种含β-环糊精的卤胺类抗菌剂共聚物及其制备方法和应用》将含有双键的马来酸酐改性-β糊精卤胺化得到一种卤胺盐抗菌剂。专利CN101628952A《胍类高分子型抗菌剂的制备方法》利用功能化胍盐共聚得到一种胍类高分子抗菌剂。专利CN104371056A《丙烯酸酯基结构型抗菌乳液的制备及其应用》将含有双键的阳离子铵盐与丙烯酸酯类单体共聚制备了一种丙烯酸酯基高分子结构型抗菌乳液，具有无毒无味、安全可靠的优点。专利CN112592419A《兼具接触抗菌和防雾的丙烯酸类季铵盐薄膜制备方法》将甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与丙烯酸丁酯共聚得到二元共聚物前驱体，然后用溴辛烷离子化制备了季铵盐聚合物，所得薄膜具有抗菌功能。专利CN106565912A《一种聚季铵盐类聚合物乳液抗菌剂及其制备方法和应用》采用阳离子季铵盐单体作为抗菌单体制备得到具有良好抗菌功能的丙烯酸乳液。

尽管在丙烯酸乳液中引入季铵盐抗菌成分是目前报道最多的方法，但是季铵盐抗菌材料的不足之处在于抗菌活性较小，长期使用容易使细菌对其产生抗药性。与之相比，含季鏻盐抗菌材料更容易吸附细菌细胞，抗菌活性更高，性能更加稳定，与一般的氧化还原剂以及酸、碱不发生反应，且低毒，在pH＝2～12均可发挥较好的抗菌效力。因此，季鏻盐抗菌材料具有更加广泛的应用前景。专利CN103739786A《高分子季鏻盐抗菌材料及其制备方法》通过接枝反应将卤代酰卤类单体键接到乙烯-乙烯醇共聚物EVOH大分子上，进一步与三烷基膦进行季鏻化反应，合成了具有季鏻盐基团的抗菌剂，具有广谱、高效、持久的抗菌功能，但其存在着成本过高，制备方法存在难以规模化使用的不足，此外，这种聚合物接枝的方法还存在接枝率不高的问题，会造成浪费以及污染。因此，高效、毒性小、环境友好型、耐久型的季鏻盐抗菌聚合物还有待开发。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种具有抗菌功能的含季鏻盐聚丙烯酸乳液，其具有高效抗菌活性、安全绿色且不溶出、耐久性好、应用范围广等特点。