[发明专利]一种超疏水抗菌乳液及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种超疏水抗菌乳液及其制备和应用，超疏水抗菌乳液由含氟单体、非氟单体和阳离子抗菌单体通过乳液聚合的方式共聚合而成。将水泥、细沙、水及所述的超疏水抗菌乳液搅拌混合，制得的水泥浆浇入模具按标准养护成型，可制备超疏水抗菌混凝土。本发明的超疏水抗菌乳液具有超疏水和抗菌双重性能，机械稳定性好、制备简单、使用方便等特点，用其作为功能性外加剂可制备表面和内部整体具有超疏水抗菌功能的混凝土。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种超疏水抗菌乳液及其制备和应用。

背景技术

混凝土作为人类在地球上最广泛使用的建筑材料，通常会在一些侵蚀性较强的环境中使用，如下水道系统、海洋工程、地下工程和其他潮湿环境。在这些复杂恶劣环境中，混凝土极易遭受到水的侵蚀和微生物的腐蚀，微生物会吸附在混凝土上并生长繁殖。这些现象不仅会影响混凝土的外观，使混凝土外部结构脱落、成斑，还会破坏混凝土内部结构，降低其力学性能和耐久性，从而产生安全隐患，增加后期维护及维修成本，同时，影响人们居住环境，损害居住者健康。

在制备混凝土的过程中，添加一些功能性外加剂，可以有效地赋予混凝土整体的特定性功能，比如，添加一些低表面能性的化合物外加剂或抗菌性外加剂。添加低表面能性的化合物可以使混凝土表面和毛细孔内壁达到超疏水状态，从而阻止水在混凝土表面的吸附和内部的渗透，从而大幅度提高混凝土的抗渗透性和耐久性。专利CN111410454A公开了一种制备高效内掺型纳米超疏水混凝土或水泥砂浆的方法，将活性物为含氢硅氧烷聚合物的纳米超疏水乳液内掺入新拌混凝土或水泥砂浆，养护成型，制得的超疏水混凝土或水泥砂浆具有很强的疏水性，水很难渗透到水泥内部。论文Applied Surface Science,2020.507将端羟基聚二甲基硅氧烷、四乙氧基硅烷、二丁基二脲酸酯按100:5:1加入到塑料杯中，手动搅拌得到混合溶液，用该溶液作为低表面能掺加剂制备得到砂浆试块具有很好的整体超疏水特性。专利CN112624709A公开了一种抗菌水泥混凝土及其制备方法，将纳米二氧化钛等抗菌剂掺入水泥混凝土中，制备得到混凝土在耐久性方面既不受影响，又能长期起到抗菌的作用。上述这些方法中制备的改性混凝土都只具备单一的超疏水功能或抗菌功能，在潮湿的环境下仍会遭受到侵蚀破坏，细菌的滋生会覆盖在混凝土表面和内孔壁，破坏混凝土的超疏水特性，水的溶出侵蚀也容易使抗菌混凝土中抗菌组分的流失，此外，由于抗菌和超疏水等特性是通过外加剂的形式引入的，使得其稳定性也不足，难以保证混凝土的耐久性。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种超疏水抗菌乳液及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种超疏水抗菌乳液，包括以下重量百分比的原料组分：聚合单体2～50wt％，乳化剂0～5wt％，引发剂0.1～5wt％，余量为水，其中，所述聚合单体由20～80wt％含氟单体、10～70wt％非氟单体和20～80wt％阳离子抗菌单体构成。

进一步的，所述的含氟单体选自全氟壬基乙基甲基丙烯酸酯、全氟壬基乙基丙烯酸酯、全氟壬基乙烯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙烯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟己基乙烯、全氟丁基乙基甲基丙烯酸酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯的任意一种或任意多种。

进一步的，所述非氟单体选自碳链数为1-18的丙烯酸烷基酯或碳链数为1-18的甲基丙烯酸烷基酯的任意一种或任意多种。具体如采用丙烯酸十八碳酸酯、或甲基丙烯酸十八碳酸酯等。

进一步的，所述的阳离子抗菌单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。

进一步的，所述乳化剂由非离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂组成。