一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆及施工方法与流程

1.本发明属于建筑材料外墙涂料领域，更具体地，涉及一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆及施工方法。


背景技术：

2.由于外墙涂料是一种半成品，它需要搭配底漆、中涂、罩面漆以及合理的施工工艺才能展示出最佳的效果。其中，底漆的作用承“上”启“下”，一方面与混凝土、水泥砂浆等传统的外墙基层直接接触，另一方面与外墙中涂、罩面漆共同使用。面对如此复杂的环境，底漆首先要具有较高的强度，为外墙中涂提供稳固的附着力，防止涂层起皮、脱落的现象，同时避免分隔缝漆膜被美纹纸撕落的问题；其次，底漆需具有抗碱封闭性，因为传统的外墙基层大多含有大量的盐碱性物质，而底漆作为与基层直接接触的涂层，必须在碱性环境中保持化学性质稳定。封闭性是指堵塞外墙基层的毛细孔，一方面阻止外墙基层内部盐碱性物质随水分蒸发迁移到涂料表面而引发的泛白、发霉、褪色的现象，另一方面阻止墙体外的水分、空气进入墙体内部而腐蚀钢筋；再次，底漆需降低外墙基层的吸水性，避免外墙涂料干燥速率不一致而引起的发花现象；最后，底漆所需的养护时间越短越好，以平衡施工工期与底漆干燥时间的矛盾。
3.目前，市面上存在的常规抗碱封闭底漆主要存在三大问题。一是乳液本身的耐碱性差以及乳液含量低，导致乳液的成膜效率低，并在碱性环境中发生降解，降低了底漆的封闭作用；二是底漆的防透水性能较差，墙体表面的水分渗透到基层内部会对损坏结构，基层的水分渗透到墙体表面会伴随盐碱性物质的迁移而发生泛白现象；三是底漆与外墙基层、中涂的粘结性较差，易被美纹纸粘贴撕落，生产中常在底漆中加入适量细砂以提高底漆与外墙中涂的附着力，而细砂的加入会降低美纹纸的粘合性，增大了分隔缝的施工难度。
4.受到贻贝、藤壶、细菌等生物可在各种材料表面牢牢吸附的启发，越来越多的界面仿生改性方法被提出。例如2007年美国西北大学报道的聚多巴胺体系以及2013年澳大利亚墨尔本大学报道的单宁酸-铁(iii)络合物体系，两者都是利用邻苯酚类衍生物的共价交联以及范德华力、氢键等非共价键牢牢的固定在界面上。但是由于耐碱性差、养护时间长而无法在底漆中应用。
5.淀粉样蛋白的聚集最早在人体病变的肾脏中被发现，后因能够被碘染色被误认为是淀粉样结构，藤壶、细菌正是通过淀粉样蛋白聚集的原理牢牢的吸附于各种材料界面。
6.因此，目前亟待提出一种新的高强度抗盐析泛碱封闭底漆产品，以解决目前市面上的常规抗碱封闭底漆存在的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆及施工方法。本发明的淀粉样聚集底漆体系相转变所形成的微纳复合结构具有更大的粘结面积，与外墙中涂和外墙基层产生的粘结作用更强。
8.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，该底漆的组成成分包括a组分和b组分；
9.所述b组分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液；
10.所述a组分为蛋白膜交联溶剂。
11.根据本发明，优选地，
12.所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂和静电屏蔽缓冲溶液；
13.所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白和静电屏蔽缓冲溶液；
14.所述静电屏蔽缓冲溶液中含有缓冲物质和静电屏蔽化合物。
15.根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将二硫键还原剂与静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于4-5℃的无光照环境中保存。
16.根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将淀粉样蛋白与静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
17.根据本发明，优选地，所述静电屏蔽缓冲溶液的制备方法包括：将缓冲物质与水混合，得到缓冲溶液并调节所述缓冲溶液的ph至7-9，优选为7.2-8.5，进一步优选为7.4-8，再将所述缓冲溶液与静电屏蔽化合物混合，得到所述静电屏蔽缓冲溶液；优选地，调节所述缓冲溶液的ph的方法包括：使用摩尔浓度0.5-1m的naoh水溶液调节所述缓冲溶液的ph。
18.根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦、l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的至少一种。
19.根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白为溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素和α-乳白蛋白中的至少一种。
20.根据本发明，优选地，所述缓冲物质为hepes、taps、tes、mops、pipes和mes中的至少一种。
21.根据本发明，优选地，所述静电屏蔽化合物为盐，优选地，所述盐为氯化钠和/或硫酸钠。
22.根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦时，所述三(2-羧乙基)膦在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度为0.01-0.2m；
23.根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂为l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的任意一种时，所述l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度各自独立的为0.03-0.15m。
24.根据本发明，优选地，所述淀粉样蛋白在所述淀粉样蛋白缓冲液中的质量浓度为2-10g/l；
25.根据本发明，优选地，所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为8-16mm，优选为10-12mm。
26.根据本发明，优选地，所述静电屏蔽化合物在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为50-150mm。
27.根据本发明，优选地，所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为(1-1.2):1。
28.根据本发明，优选地，所述蛋白膜交联溶剂由酚类物质溶解于水中并氧化制得。
29.根据本发明，优选地，所述蛋白膜交联溶剂的制备方法包括：将酚类物质与40-60
℃的水混合，得到混合溶液，调节混合溶液的ph至8.8-9.2，再向混合溶液中通入氧气，得到所述蛋白膜交联溶剂。
30.根据本发明，优选地，向混合溶液中通入氧气的时间为2-5h；
31.根据本发明，优选地，所述酚类物质为咖啡酸、阿魏酸和单宁酸中的至少一种；
32.根据本发明，优选地，所述酚类物质的用量为淀粉样蛋白质量的5～10％，所述酚类物质在所述混合溶液中的质量浓度为0.05-0.55g/l；
33.根据本发明，优选地，调节混合溶液的ph的方法包括：使用摩尔浓度0.5-1m的naoh水溶液调节所述混合溶液的ph。
34.本发明另一方面提供了所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆的施工方法，该施工方法包括：
35.s1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合，得到淀粉样聚集底漆体系；
36.s2：将所述淀粉样聚集底漆体系喷涂在施工的外墙基层表面，在所述外墙基层表面形成相转变蛋白膜；
37.s3：将所述蛋白膜交联溶剂喷涂在所述相转变蛋白膜上，形成所述高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆。
38.在本发明中，在步骤s3中，将所述蛋白膜交联溶剂喷涂在所述相转变蛋白膜上25-35min后，即可形成所述高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆。
39.根据本发明，优选地，在步骤s1中，将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合的时间为10-15min。
40.根据本发明，优选地，所述步骤s2与所述步骤s3的间隔时间为1.5-2.5h。
41.在本发明中，淀粉样蛋白可在二硫键还原剂缓冲液的刺激下发生相转变，期间蛋白质分子中的α-螺旋结构不断向β-折叠转变，导致蛋白质迅速地从初始的溶解状态转变为不溶解的类淀粉样聚集体而析出，且此析出过程中，淀粉样蛋白缓冲液会形成大量纳米级低聚物颗粒，其中一部分会进一步生长成原纤维，再转变为微米颗粒，另一部分则会在固液界面处形成一层致密的纳米薄膜。微纳米颗粒的体积增长与固液界面处纳米薄膜的形成互为竞争关系，其主要受淀粉样蛋白缓冲液中ph值的影响。当溶液ph小于淀粉样蛋白的等电点pi时，蛋白中的碱性氨基酸(如精氨酸)的质子化程度会随着ph的变小而增大，强电子效应使得蛋白质分子链稳定分散而不聚集，此时形成微纳复合结构薄膜的趋势减弱；当溶液ph靠近淀粉样蛋白的等电点pi时，未折叠的淀粉样蛋白质的质子化和电离程度降低，聚集作用增大，从而快速团聚成粒子；这种相转变的过程非常快，通过制备条件的控制可控制在两小时内完成淀粉样蛋白的聚集形成最终的相转变蛋白膜。此外，静电屏蔽化合物的添加可削弱蛋白质分子链间的静电作用，例如盐溶液的加入可降低蛋白质分子链间的静电斥力，加快蛋白质分子的聚集。因此，在淀粉样蛋白聚集过程中，因其蛋白质微粒的多维度性，强氢键和静电作用，以及紧密的物理缠结，使得本发明形成的相转变蛋白膜具有极佳的粘结强度。
42.在本发明中，使用蛋白膜交联溶剂可提高上述蛋白质分子链内或者分子间的交联，可进一步增加相转变蛋白膜的强度和水汽封闭性，例如，酚类物质的氧化形式(醌)可通过醌羰基与半胱氨酸残基上的巯基以及蛋白质分子内的自由氨基等活性基团进行交联反
应，提高蛋白质分子链内或者分子间的交联，进一步增加相转变蛋白膜的强度和水汽封闭性。
43.本发明的技术方案的有益效果如下：
44.(1)本发明中所使用的原料属于生物材料，环保无污染，可实现零voc排放。
45.(2)本发明的淀粉样聚集底漆体系由淀粉样蛋白中的α-螺旋结构不断向β-折叠产生，并通过酚类物质交联，结构稳定且紧密；相转变蛋白膜中存在疏水性的色氨酸残基，水汽难以通过；淀粉样蛋白相转变微粒的多维度性，强氢键和静电作用，以及紧密的物理缠结，使得相转变蛋白膜具有极佳的粘结强度，可抗美纹纸撕脱。
46.(3)本发明的淀粉样聚集底漆体系相转变所形成的微纳复合结构具有更大的粘结面积，与外墙中涂和外墙基层产生的粘结作用更强。
47.(4)本发明的淀粉样聚集底漆体系生产工艺简单，施工操作方便，利于产业化。
48.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
49.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
50.实施例1
51.本实施例提供一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，该底漆的组成成分包括a组分和b组分；
52.所述b组分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液。
53.所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂三(2-羧乙基)膦和静电屏蔽缓冲溶液；所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将9.00g三(2-羧乙基)膦与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于5℃的无光照环境中保存。
54.所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白溶菌酶和静电屏蔽缓冲溶液；所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将5g溶菌酶与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
55.所述静电屏蔽缓冲溶液中含有缓冲物质hepes和静电屏蔽化合物nacl。所述静电屏蔽缓冲溶液的制备方法包括：将2.38g hepes(10mm)与1000ml蒸馏水混合，得到缓冲溶液并通过1m的naoh水溶液调节所述缓冲溶液的ph至7.5，再将所述缓冲溶液与2.92gnacl混合，得到所述静电屏蔽缓冲溶液。
56.所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为1.2:1。
57.所述a组分为蛋白膜交联溶剂。所述蛋白膜交联溶剂的制备方法包括：将0.30g阿魏酸与50℃的去离子水混合，得到混合溶液，通过1m的naoh水溶液调节混合溶液的ph至9，再向混合溶液中通入氧气3h，得到所述蛋白膜交联溶剂。
58.上述高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆的施工方法包括：
59.s1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合10min，得到淀粉样聚集底漆体系；
60.s2：将所述淀粉样聚集底漆体系喷涂在施工的外墙基层表面，养护2h，在所述外墙基层表面形成相转变蛋白膜；
61.s3：将所述蛋白膜交联溶剂喷涂在所述相转变蛋白膜上，0.5h后即可形成所述高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆。
62.实施例2
63.本实施例提供一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，本实施例与实施例1的区别仅在于：
64.所述二硫键还原剂缓冲液为将7.20g三(2-羧乙基)膦与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于5℃的无光照环境中保存。
65.所述淀粉样蛋白缓冲液的为将2g溶菌酶与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
66.所述静电屏蔽缓冲溶液为将2.38g hepes(10mm)与1000ml蒸馏水混合，得到缓冲溶液并通过1m的naoh水溶液调节所述缓冲溶液的ph至7.5，再将所述缓冲溶液与3.55gna2so4混合，得到所述静电屏蔽缓冲溶液。
67.所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为1:1。
68.所述蛋白膜交联溶剂为将0.10g咖啡酸与50℃的去离子水混合，得到混合溶液，通过0.5m的naoh水溶液调节混合溶液的ph至9，再向混合溶液中通入氧气3h，得到所述蛋白膜交联溶剂。
69.实施例3
70.本实施例提供一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，本实施例与实施例1的区别仅在于：
71.所述二硫键还原剂缓冲液为将6.06g l-半胱氨酸与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于5℃的无光照环境中保存。
72.所述淀粉样蛋白缓冲液的为将5g胰岛素与500ml静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液。
73.所述静电屏蔽缓冲溶液为将2.38g hepes(10mm)与1000ml蒸馏水混合，得到缓冲溶液并通过1m的naoh水溶液调节所述缓冲溶液的ph至7.5，再将所述缓冲溶液与5.00gnacl混合，得到所述静电屏蔽缓冲溶液。
74.所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为1:1。
75.所述蛋白膜交联溶剂为将0.50g咖啡酸与50℃的去离子水混合，得到混合溶液，通过0.5m的naoh水溶液调节混合溶液的ph至9，再向混合溶液中通入氧气3h，得到所述蛋白膜交联溶剂。
76.测试例
77.本测试例将实施例1-3形成的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆分别进行性能测试，测试结果如表1所示。
78.表1
[0079][0080]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：
1.一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其特征在于，该底漆的组成成分包括a组分和b组分；所述b组分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液；所述a组分为蛋白膜交联溶剂。2.根据权利要求1所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述二硫键还原剂缓冲液包括二硫键还原剂和静电屏蔽缓冲溶液；所述淀粉样蛋白缓冲液包括淀粉样蛋白和静电屏蔽缓冲溶液；所述静电屏蔽缓冲溶液中含有缓冲物质和静电屏蔽化合物。3.根据权利要求2所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述二硫键还原剂缓冲液的制备方法包括：将二硫键还原剂与静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述二硫键还原剂缓冲液并于4-5℃的无光照环境中保存；所述淀粉样蛋白缓冲液的制备方法包括：将淀粉样蛋白与静电屏蔽缓冲溶液混合，得到所述淀粉样蛋白缓冲液；所述静电屏蔽缓冲溶液的制备方法包括：将缓冲物质与水混合，得到缓冲溶液并调节所述缓冲溶液的ph至7-9，再将所述缓冲溶液与静电屏蔽化合物混合，得到所述静电屏蔽缓冲溶液；优选地，调节所述缓冲溶液的ph的方法包括：使用摩尔浓度0.5-1m的naoh水溶液调节所述缓冲溶液的ph。4.根据权利要求2所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦、l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的至少一种；所述淀粉样蛋白为溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素和α-乳白蛋白中的至少一种；所述缓冲物质为hepes、taps、tes、mops、pipes和mes中的至少一种；所述静电屏蔽化合物为盐，优选地，所述盐为氯化钠和/或硫酸钠。5.根据权利要求4所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦时，所述三(2-羧乙基)膦在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度为0.01-0.2m；所述二硫键还原剂为l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸中的任意一种时，所述l-半胱氨酸、二硫苏糖醇、巯基乙酸、乙二硫醇和巯基丁二酸在所述二硫键还原剂缓冲液中的摩尔浓度各自独立的为0.03-0.15m；所述淀粉样蛋白在所述淀粉样蛋白缓冲液中的质量浓度为2-10g/l；所述缓冲物质在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为8-16mm，优选为10-12mm；所述静电屏蔽化合物在所述缓冲溶液中的摩尔浓度为50-150mm。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液的体积比为(1-1.2):1。7.根据权利要求2所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述蛋白膜交联溶剂由酚类物质溶解于水中并氧化制得。8.根据权利要求7所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆，其中，所述蛋白膜交联溶剂的制备方法包括：将酚类物质与40-60℃的水混合，得到混合溶液，调节混合溶液的ph至
8.8-9.2，再向混合溶液中通入氧气，得到所述蛋白膜交联溶剂；优选地，向混合溶液中通入氧气的时间为2-5h；优选地，所述酚类物质为咖啡酸、阿魏酸和单宁酸中的至少一种；优选地，所述酚类物质的用量为淀粉样蛋白质量的5～10％，所述酚类物质在所述混合溶液中的质量浓度为0.05-0.55g/l；优选地，调节混合溶液的ph的方法包括：使用摩尔浓度0.5-1m的naoh水溶液调节所述混合溶液的ph。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆的施工方法，其特征在于，该施工方法包括：s1：将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合，得到淀粉样聚集底漆体系；s2：将所述淀粉样聚集底漆体系喷涂在施工的外墙基层表面，在所述外墙基层表面形成相转变蛋白膜；s3：将所述蛋白膜交联溶剂喷涂在所述相转变蛋白膜上，形成所述高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆。10.根据权利要求9所述的高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆的施工方法，其中，在步骤s1中，将所述二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液均匀混合的时间为10-15min；所述步骤s2与所述步骤s3的间隔时间为1.5-2.5h。

技术总结
本发明属于建筑材料外墙涂料领域，公开了一种高强度抗盐析泛碱生物基封闭底漆及施工方法。该底漆的组成成分包括A组分和B组分；所述B组分包括二硫键还原剂缓冲液和淀粉样蛋白缓冲液；所述A组分为蛋白膜交联溶剂。本发明的淀粉样聚集底漆体系相转变所形成的微纳复合结构具有更大的粘结面积，与外墙中涂和外墙基层产生的粘结作用更强。层产生的粘结作用更强。


技术研发人员：李游亚 潘建中 王燕
受保护的技术使用者：德爱威（中国）有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/3/8