[發明專利]一種抗菌聚氨酯涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211054543.2
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115386290A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 高志超;何紅
• 申請（專利權）人: 高志超
• 主分類號: C09D175/14
• 分類號: C09D175/14;C09D7/61;C09D5/14;C09D7/62
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 張紅

本發明屬于涂料技術領域，具體涉及一種抗菌聚氨酯涂料。所述涂料包括如下重量份數的組成：改性蓖麻油樹脂10?15份、聚醚多元醇30?45份、對苯二異氰酸酯7?18份、滑石粉6?13份、碳酸鈣5?15份、載銀碳酸鈣3?8份、潛固化劑0.5?3份、聚二甲基硅氧烷0.1?0.5份、分散劑1?3份；所述改性蓖麻油樹脂由己二酸、季戊四醇、蓖麻油樹脂和[DHmim][NTF₂]按質量比1∶1∶10∶2?5組成的低共熔體。本發明采用有機、無機抗菌劑復合，進一步提升了涂料的抗菌效率和抗菌廣度；通過[DHmim][NTF₂]對蓖麻油改性形成的低共熔體大幅降低了蓖麻油的粘度，避免了低分子溶劑的使用，更為環保；添加的[DHmim][NTF₂]作為一種有機抗菌劑能夠聚合到聚氨酯鏈段結構中，且形成的支鏈制造了大的空隙，提升了涂料薄膜的力學性能。

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，具體涉及一種抗菌聚氨酯涂料及其制備方法

背景技術

與其他涂料相比，聚氨酯涂料具有優良的耐磨性、耐腐蝕性和較強的附著力，聚氨酯涂料涂膜固化后無毒，既耐高溫也耐低溫，有較寬的溫度變化范圍，并且由于聚氨酯的易設計性，通過調整聚氨酯的配方和結構。聚氨酯涂料可被用于各種基材表面和不同的環境當中，例如木器涂料、飛機、輪船外壁涂料和涂裝機床、儀器儀表等。隨著聚氨酯涂料的廣泛使用，其面臨環境中的危害越來越被人們所關注，其中涂層表面微生物的生長是一個較為嚴重的問題。細菌等微生物通過附著在聚氨酯涂層表面，損害涂層的完整性，造成涂層防護能力的下降，危害材料自身的性能，造成了不必要的損失和浪費。此外，聚氨酯由于其良好的生物相容性被廣泛使用于醫用器械和醫療用品上細菌的存在和繁殖會對人體造成不可逆轉的傷害。因此,有必要采取有效的手段抵御細菌的侵害。

目前的研究主要是通過物理和化學改性的方法使聚氨酯中含有抗菌成分或抗菌基團。Nguyen等先合成聚氨酯預聚物；然后將Fe₃O₄-Ag納米顆粒與聚氨酯混合形成聚氨酯抗菌涂料，對該涂料進行抗菌測試發現其對大腸桿菌菌株有很好的抑制效果。此外，通過CuSO₄、Zn-Ag、TiO₂-Au等進行物理改性也可以得到聚氨酯抗菌涂料。Zhao等將鹽酸滴入1,6-己二胺中制得1,6-己二胺二鹽酸鹽，將其與雙氰胺和1-丁醇反應制得DMG(含有胍基的二羥甲基丙酰胺)，引入含氟聚瞇多元醇作為軟鏈段制成含氟聚氨酯，抗菌測試發現隨著薄膜中DMG含量的增加抗菌效果越來越好，且經過化學改性的聚氨酯涂料具有很好的抗菌性和穩定性。然而，現有抗菌劑存在著遷移與流失的問題，對環境和人體健康也會造成潛在性危害，抗菌劑的遷移也造成涂層中形成孔洞，影響了涂層使用的力學性能。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供一種抗菌聚氨酯涂料，所述涂料包括如下重量份數的組成：改性蓖麻油樹脂10-15份、聚醚多元醇30-45份、對苯二異氰酸酯7-18份、滑石粉6-13份、碳酸鈣5-15份、載銀碳酸鈣3-8份、潛固化劑0.5-3份、聚二甲基硅氧烷0.1-0.5份、分散劑1-3份；

所述改性蓖麻油樹脂由己二酸、季戊四醇、蓖麻油樹脂和[DHmim][NTF₂]按質量比1∶1∶10∶2-5組成的低共熔體；該低共熔體可顯著降低蓖麻油的粘度，加工時具有較好的潤濕效果，不需要額外添加小分子潤濕劑，從而降低了小分子VOC的含量。

所述[DHmim][NTF₂]的結構為：

該結構是一種低溫有機熔鹽，屬于室溫離子液體，結構中的兩個羥基能夠與蓖麻油樹脂分子中的羥基相互作用，形成低共熔體，可大幅降低其與混合物的熔點，進一步降低粘度；同時該結構的咪唑官能團還具有一定的抗菌活性，是典型的有機抗菌劑，結構中的兩個羥基通過與異氰酸酯反應嵌入到聚氨酯鏈段結構中，形成支鏈，長期使用不易遷移，同時支鏈結構結合雙三氟甲磺酰亞胺陰離子共同作用增大了聚氨酯鏈段間的空隙，增加的聚氨酯鏈段的活動范圍，進而提升了涂料薄膜的力學性能。