[發明專利]面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011019663.X
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112144294A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 楊建軍;劉磊;于倩倩;吳慶云;吳明元;張建安
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: D06N3/14
• 分類號: D06N3/14;D06N3/00
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 楊潤;周衛

本發明公開了一種面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠及其制備方法，利用原始GO上的羧基基團和PEI?GO表面新形成的羥基基團可以提供氫離子使PEI上的胺基質子化，PEI上質子化的胺基團與通常帶負電荷的細菌有較高的結合能力，結合之后PEI的長鏈結構會破壞細菌的膜結構，導致細胞內組分的釋放和細菌的死亡，從而達到抗菌的作用，另一方面GO和PEI的協同作用，氧化石墨烯納米片的鋒利邊緣可以作為一把利具被看成是細胞膜的“切割器”，導致細胞內內容物的釋放，首先GO與細胞膜結合導致膜損傷，緊接著PEI上大量的胺基進行下一步的殺菌作用，兩者配合，使石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠達到優異的抗菌性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠及其制備方法。

背景技術

近年來，微生物污染已成為全球范圍內嚴重影響人類健康和安全的一個重要問題，由病原微生物引起的微生物感染或交叉感染可發生在各種環境中，并與醫院、水凈化系統、醫療設備和食品包裝中使用的材料有關，因此，抗菌材料在我們的日常生活中是非常重要和必要的，季銨鹽，膦鹽，殼聚糖，金屬氧化物和金屬離子，聚胍，N-氯胺化合等抗菌劑已被廣泛應用于抗菌研究；

水性聚氨酯(WPU)分散體在減少揮發性有機化合物(VOCs)和有害空氣污染物排放方面受到了特別的關注，這些環保型水性分散劑在高分子量下具有較低的粘度，且綠色涂料對不同底物具有良好的附著力，良好的耐磨性和耐化學品性，然而，水性聚氨酯還是存在一些缺點，比如他的耐水性不好，容易滋生細菌，那么對水性聚氨酯的改性就尤其的重要；

氧化石墨烯(GO)是一種有吸引力的材料，它結合了二維蜂窩和原子般薄的納米結構和各種活性氧官能團，研究發現，碳納米材料可對細菌造成物理和化學損失，然而，碳納米材料的抗菌作用只有在高濃度和長時間暴露時才能有效，這些限制了納米材料對抗菌藥物的適用性，迫切需要開發具有較強抗菌性能的新型碳納米材料，聚乙烯亞胺(PEI)是一種弱堿性脂肪族聚合物，存在高密度的易于質子化的胺基基團，PEI還可以通過自身的胺基與氧化石墨烯表面的環氧基反應形成共價鍵，一些研究致力于對GO基膜抗菌性能的改性，到目前為止，將PEI-GO引入到水性聚氨酯中來提高膠膜的抗菌性能尚未被探索，為了解決這一問題，本發明提供了以下技術方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠及其制備方法。

本發明需要解決的技術問題為：

如何提升石墨烯在水性聚氨酯抗菌涂層膠中的分散性，并使制備的面料用涂層膠具有良好的抗菌性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂層膠及其制備方法，包括如下步驟：

第一步，將石墨放入三口瓶中與一定質量比的混酸混合均勻，加入硝酸鈉和高錳酸鉀，將三口瓶移入35-39℃油浴鍋中攪拌反應2-3h后，向三口瓶中加入去離子水并升溫至90-95℃攪拌1-2h，反應結束后，依次向三口瓶中加入30wt％的H₂O₂和30wt％的鹽酸水溶液攪拌，洗滌離心固體至pH為中性，冷凍干燥即得固體氧化石墨烯；

第二步，配制氧化石墨烯水溶液與聚乙烯亞胺水溶液，氧化石墨烯水溶液的濃度為0.9-1mg/mL，聚乙烯亞胺水溶液的濃度為8-10mg/mL，并將聚乙烯亞胺水溶液滴加入氧化石墨烯水溶液中反應，反應后，對反應產物進行離心洗滌，烘干即得PEI-GO材料；

第三步，稱量定量的聚醚多元醇放入三口燒瓶，對聚醚多元醇脫水處理后，向三口燒瓶中加入異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，在80-90℃反應1-2h后，降溫至40-50℃，并依次向其中加入二羥甲基丙酸、1，4-丁二醇和丙酮，70-80℃反應1-1.5h后，降溫至50℃，加入催化劑，并將混合物升溫到70-75℃反應3-4h后加入三乙胺和乙二胺，產物即為水性聚氨酯(WPU)；