[發(fā)明專利]聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液及其制備方法與應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310179186.0
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116425948A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 嚴鋒;周瑩杰;李世超;彭偉;何靜姿
• 申請（專利權）人: 東華大學;浙江亞廈裝飾股份有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/42;C08G18/10;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/76;C08G18/32;C08G18/38
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發(fā)明涉及一種聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液及其制備方法與應用。將二元醇與二元異氰酸酯加入反應器，再加入叔胺催化劑或有機金屬化合物催化劑反應獲得預聚體；向反應所得體系中加入親水擴鏈劑繼續(xù)反應一段時間后，再加入功能化的小分子離子液體單體繼續(xù)反應后，同時用丙酮調(diào)節(jié)粘度，獲得水性聚氨酯預聚物；待反應結(jié)束后降溫，加入與親水擴鏈劑等摩爾的中和劑反應，加入去離子水高速剪切乳化，獲得聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液，即聚離子液體基的具有抗菌和自愈合功能的水性聚氨酯乳液。本發(fā)明聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液制備工藝簡單，綠色環(huán)保，所得乳液的防霉抗菌性強且高效持久，并且具有優(yōu)良的自愈合性能，有很大的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及水性聚氨酯乳液合成領域，尤其是涉及一種聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液及其制備方法與應用。

背景技術

水性聚氨酯是一種安全、低VOC、施工簡便的環(huán)保型高分子彈性涂料，與聚合物、水泥、金屬、石基粘附性好，且展現(xiàn)出較好的防水、抗紫外線老化、耐化學腐蝕和柔韌性，常應用于織物整理、皮革加工、膠粘劑、建材、醫(yī)療器械等領域。但是由于水性聚氨酯使用時微生物的易于大量繁殖，其抗菌性能較差，進而限制其在醫(yī)療器械、建筑內(nèi)裝飾、紡織等衛(wèi)生要求較高的領域中的應用。

提升水性聚氨酯抗菌性能的常見方法有將抗菌劑通過物理共混或共聚改性實現(xiàn)。物理共混通常是將一種或多種無機抗菌的納米材料通過攪拌或者超聲與水性聚氨酯乳液混合。雖然操作簡單，但是這種改性方法所面臨的首要問題就是由于納米材料容易發(fā)生團聚而遷移溢出，影響水性聚氨酯的使用性能及抗菌持久性；共聚改性是指通過含氨基、羥基、巰基、環(huán)氧基等活潑基團的抗菌劑作為單體與異氰酸基團反應發(fā)生預聚，以化學鍵合的方式在聚氨酯分子鏈上引入抗菌基團來實現(xiàn)其抗菌功能，這種方法制備的水性聚氨酯抗菌效果好，且抗菌耐久性高，這種改性方法是未來抗菌型水性聚氨酯乳液的發(fā)展方向。

聚離子液體是指聚合物結(jié)構單元中含有離子液體結(jié)構的一類離子聚合物，聚離子液體兼具離子液體的功能，也具有聚合物優(yōu)良的機械性能。聚離子液體的陽離子基團與帶負電荷的細菌表面產(chǎn)生靜電相互作用，并通過疏水鏈段的疏水作用擾動細菌細胞膜而具有抗菌性能，不易產(chǎn)生耐藥性，且多數(shù)陽離子具有高效、廣譜的抗菌活性，優(yōu)良的代謝穩(wěn)定性和弱毒性等特點，有利于制備高效、低毒、不易產(chǎn)生耐藥性的抗菌材料，成為抗菌領域的研究熱點之一。

中國專利CN?115340814A公開了一種陽離子型聚氨酯抗菌涂料的制備及其應用，以苯基咪唑、氯乙胺鹽酸鹽和二乙醇胺-二氯均三嗪作為反應物，合成了一種咪唑陽離子型芳香二元醇聚氨酯擴鏈劑二乙醇胺-二(苯基咪唑鹽胺基)均三嗪化合物，參與到聚氨酯的擴鏈反應中，聚合得到的聚氨酯硬段中含有剛性的芳香環(huán)和三嗪環(huán)結(jié)構，提高了聚氨酯的熱穩(wěn)定性和力學等綜合性能，同時引入了豐富的咪唑陽離子抗菌結(jié)構，賦予了水性聚氨酯涂料涂層優(yōu)異的抗菌性能。然而該專利中水性聚氨酯涂料涂層并沒有自愈合能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液及其制備方法與應用。

基于目前對抗菌材料的需求以及綠色化學理念，本發(fā)明以二元醇、二異氰酸酯和親水擴鏈劑為主要原料獲得異氰酸根封端的水性聚氨酯預聚物，隨后異氰酸根封端的預聚體與功能化小分子離子液體單體共聚反應，經(jīng)過中和、乳化，獲得聚離子液體基水性聚氨酯乳液，該水性乳液不僅低毒、綠色環(huán)保，且具備優(yōu)異的抗菌防霉能力。此外，本發(fā)明的水性聚氨酯中離子液體結(jié)構單元中的陰陽離子與親水擴鏈劑中的陽離子間復雜的靜電協(xié)同作用，以及聚氨酯主鏈結(jié)構之間的氫鍵作用，使分子鏈之間形成物理纏結(jié)，且聚氨酯軟段的存在又為分子鏈提供了活動能力，因此賦予聚氨酯乳液成膜后的自愈合能力。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明首先提供一種聚離子液體基抗菌水性聚氨酯乳液的制備方法，具體步驟為：

步驟1：將二元醇與二元異氰酸酯加入反應器，再加入叔胺催化劑或有機金屬化合物催化劑反應獲得預聚體；