[發明專利]一種混合電荷聚氨酯涂層材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110096061.2
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112760023B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉公巖;王云兵;朱瑞鑫;李開軍;楊立
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/14;C08G18/32
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發明提供了一種混合電荷聚氨酯涂層材料及其制備方法與應用。所述制備方法包括以下步驟：(1)將N?甲基二乙醇胺與4?溴丁酸乙酯混合，于60℃下反應24h，得到雙羥基季銨單體；(2)將步驟(1)所得雙羥基季銨單體與2,3?二羥基丙酸和異佛爾酮二異氰酸酯按NCO/OH為1.2混合，在氮氣氛圍下，于80℃攪拌反應4h，得到含端NCO基團的聚氨酯預聚體；(3)將基材浸泡在步驟(2)所得聚氨酯預聚體溶液中，待涂覆完全后取出進行固化，得到穩定的混合電荷聚氨酯涂層材料。本發明的涂層材料涂覆在基材表面，不僅具有良好的殺菌性能，同時具有優異的阻抗蛋白質吸附效果，展現出優異的防污潛力。

技術領域

本發明屬于溶劑性聚氨酯涂層材料制備技術領域，具體涉及一種混合電荷聚氨酯涂層材料及其制備方法與應用。

背景技術

微生物在各種表面上的定植一直是一個重要的問題，不僅會造成表面功能的損害和巨大的經濟損失，而且會造成微生物感染和環境后果。針對這些問題，治療和預防是基于應用的兩種主要抗菌策略。預防的目的是在微生物停留在表面之前殺死它們。一旦發生沉淀，微生物可以產生保護性的胞外多糖(EPS)基質，包括多糖、蛋白質和DNA。包裹在EPS中的微生物菌落也被稱為生物膜，與浮游狀態相比，在生物膜中細菌對殺菌劑的抗性是前者的100到1000倍。因此，干預微生物在表面的早期吸收和沉淀(即預防)對抗菌效果也至關重要。

在各種高分子涂料中，多組分聚氨酯(PU)涂料由于其優異的機械性能和耐磨損、耐腐蝕、耐化學藥品等性能，是表面防護材料中重要的一類。PU涂層可以定制，以提供合適的韌性，光澤和特定的功能，以滿足大多數基材的材料要求。我們可以調整聚氨酯的分子結構可以使其表現出抗菌性能。抗菌聚氨酯涂層是目前最熱門的研究領域之一，旨在賦予表面承受微生物定植的能力。聚氨酯涂層抗生物膜和殺菌的典型方法有：1)在涂層基體中加入抗菌成分；2)表面改性。

選用在涂層基體中加入抗菌成分的方法構建聚氨酯體系，將其涂覆在基材表面一般能夠具有良好的抗菌性，但是由于這種方法獲得的涂層材料表面大多帶正電荷，其在使用過程中會吸附大量的蛋白質，從而不具有防污性能，并會阻抗生物膜的潛力，因此，目前的聚氨酯涂層材料急需改進。

如何提供一種聚氨酯涂層材料，能夠使得其不僅具有良好的殺菌性能，同時還具有優異的阻抗蛋白質吸附效果，展現出優異的防污潛力，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述技術問題，而提供一種混合電荷聚氨酯涂層材料及其制備方法與應用。本發明方法構建了一種新的聚氨酯體系，得到了一種季銨型混合電荷聚氨酯，將其涂覆在基材表面得到表面為混合電荷聚氨酯的基材，經實驗發現其不僅具有良好的殺菌性能，同時還具有優異的阻抗蛋白質吸附效果，展現出了優異的防污潛力。

本發明的目的之一是提供一種混合電荷聚氨酯涂層材料的制備方法，其采用的技術方案如下：

(1)將N-甲基二乙醇胺與4-溴丁酸乙酯混合，于60℃下反應24h，得到雙羥基季銨單體；

(2)將步驟(1)所得雙羥基季銨單體與2,3-二羥基丙酸和異佛爾酮二異氰酸酯按NCO/OH為1.2混合，在氮氣氛圍下，于80℃攪拌反應4h，得到含端NCO基團的聚氨酯預聚體；

(3)將基材浸泡在步驟(2)所得聚氨酯預聚體溶液中，待涂覆完全后取出進行固化，得到穩定的混合電荷聚氨酯涂層材料。

進一步的是，步驟(1)中所述N-甲基二乙醇胺與4-溴丁酸乙酯的摩爾比為1:1。

進一步的是，步驟(1)中所述雙羥基季銨單體的結構式如下式(Ⅰ)所示：

進一步的是，步驟(2)中所述雙羥基季銨單體與2,3-二羥基丙酸的摩爾比為1:1。