[發(fā)明專利]胍基化殼聚糖改性的水性聚氨酯抗菌涂料、涂層及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN109593457A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李景慶;吳會敏;蔣世春
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C09D175/08
• 分類號: C09D175/08;C09D105/08;C09D5/14;C08B37/08;C08G18/75;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明提供胍基化殼聚糖改性的水性聚氨酯抗菌涂料、涂層及其制備方法，以聚四氫呋喃聚醚二醇作為多元醇，異佛爾酮二異氰酸酯作為多異氰酸酯，N?甲基二乙醇胺作為親水性擴(kuò)鏈劑進(jìn)行反應(yīng)，使預(yù)聚和擴(kuò)鏈同時進(jìn)行，得到聚氨酯的預(yù)聚體，之后加冰醋酸進(jìn)行中和，在機(jī)械攪拌下加水進(jìn)行乳化，得到穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液。將殼聚糖在酸性條件下進(jìn)行胍基化改性，改性后的殼聚糖能直接溶于水，配制胍基化殼聚糖水溶液，在水性聚氨酯乳化的階段加入，使水性聚氨酯的乳化和水性聚氨酯與胍基化殼聚糖的共混同時進(jìn)行。本發(fā)明克服了高分子量的殼聚糖只能在弱酸溶液中溶解和殼聚糖不能與聚氨酯進(jìn)行水相共混的困難，且水性的共混環(huán)境有利于環(huán)保，對環(huán)境污染少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抗菌技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種將胍基化殼聚糖改性的水性聚氨酯制備抗菌涂層的制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯是20世紀(jì)40年代新開發(fā)的一類人工合成聚合物，其分子主鏈中含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯(-NH-COO-)鏈段。聚氨酯作為一種性能優(yōu)異的樹脂獲得了廣泛應(yīng)用，如用于涂料中可賦予其堅(jiān)硬、柔韌、耐磨、耐化學(xué)品、附著力強(qiáng)、成膜溫度低、可室溫固化等特點(diǎn)。水性聚氨酯，又名水基聚氨酯(water-based polyurethane)，是一種在聚氨酯的分子鏈中含有親水性基團(tuán)的聚氨酯樹脂，因而與水具有很強(qiáng)的親和性，采用特定的工藝能使之在水中分散并形成均一的體系。水性聚氨酯以水為介質(zhì)，水不燃、不爆、無毒、無味、不會污染環(huán)境，且施工條件好，生產(chǎn)與應(yīng)用安全，不會危害施工與操作人員身體健康，同時，水便宜易得，能顯著降低產(chǎn)品成本，因而已越來越引起人們的重視。

但是，有害微生物的大量繁殖，給人類生活帶來的各種影響，如食物的腐敗、傷口的感染、以及水體的污染等一直是人類亟待解決的重大難題。因而，近些年來，各種抗菌材料，如季銨鹽、金屬離子、光活化涂料和鹵胺等已被相繼報道。而水性聚氨酯涂料被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，因此對于水性聚氨酯涂料的抗菌改性越來越受到重視。殼聚糖中含有-OH、-NH₂極性基團(tuán)，具有較好的吸濕性、保濕性。甲殼素是一種在動植物體內(nèi)經(jīng)過生物合成的多糖類天然高分子。對甲殼素進(jìn)行脫乙酰化得到殼聚糖，殼聚糖是一種成膜性很好的高分子化合物，其主鏈上含有氨基和羥基，化學(xué)反應(yīng)性能活潑，具有良好抗菌性能和吸濕保濕性能，且對人體無害，是一種很有發(fā)展前途的制膜材料。殼聚糖具有良好的生物相容性、天然無毒、可生物降解，是自然界中產(chǎn)量僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物，是目前最常用的一種高效天然抗菌劑，對大腸桿菌、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC值達(dá)到250-500μg/ml。氨基與羥基之間較強(qiáng)的氫鍵作用，使得殼聚糖只能溶于某些酸或酸性水溶液中，而不能溶于一般的有機(jī)溶劑或水中，這在很大程度上限制了它的應(yīng)用。因此，改善殼聚糖的溶解性能，對其進(jìn)行化學(xué)修飾，合成水溶性好的殼聚糖及其衍生物是殼聚糖改性研究中非常引人注目的方向。胍基化改性之后的殼聚糖不僅可以直接溶于水，更具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌性。

高分子的共混改性是高分子材料科學(xué)與工程領(lǐng)域中的一個重要分支。將不同種類的聚合物采用物理或化學(xué)方法共混制備“聚合物合金”，不僅可以顯著改善原聚合物的性能，形成具有優(yōu)異綜合性能的聚合物新材料，而且可以極大地降低聚合物材料開發(fā)和研制過程中的成本。因此，在水體系中制備水性聚氨酯和胍基化殼聚糖的共混膜不僅有利于保護(hù)環(huán)境，把兩者的優(yōu)點(diǎn)都集成在一起，同時也有利于節(jié)約資源，還能進(jìn)一步拓展其在一些特定應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用。

面對日益增長的對抗菌材料的需要，抗菌材料的研究也越來越多地受到關(guān)注，抗菌產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，市場前景越來越看好。經(jīng)過十多年的發(fā)展，抗菌材料開發(fā)和應(yīng)用方面都己取得了很大的進(jìn)展，而且對抗菌劑和抗菌材料的研究仍在不斷的進(jìn)行著，市場期待著更多安全、高效、廉價的抗菌劑和抗菌產(chǎn)品被開發(fā)出來。拓寬現(xiàn)有抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步開發(fā)目前現(xiàn)有抗菌材料的用途是目前抗菌材料發(fā)展的一個方向。我們相信抗菌材料不僅在日常生活中可以得到應(yīng)用，也將會在涂料、建筑、電子、汽車尤其是醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域會得到越來越多的應(yīng)用。隨著人們對抗菌材料研究開發(fā)的深入，抗菌材料一定會更好地造福人類。

發(fā)明內(nèi)容