[发明专利]一种防污自清洁水性聚氨酯皮革涂饰剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防污自清洁材料研究领域和水性聚氨酯皮革用涂饰材料开发领域，具体涉及一种防污自清洁水性聚氨酯皮革涂饰剂及其制备方法。

背景技术

天然皮革以其优异的吸湿、透气、散热等特性备受消费者的青睐，但在其生命周期中不可避免地受到各种染料、食物饮料、蛋白质等有机污渍的浸扰：此外，在适宜的温度和湿度条件下极易导致细菌的生长和繁殖，形成生物膜，从而造成生物污损，严重影响其使用周期和人体健康。

“自清洁”概念自 20世纪 90年代提出以来, 相关方面的研究和商品化进程发展迅速。防污自清洁涂料以其环保和节省清洗费用等优点，越来越受到市场的青睐, 也受到学术界的广泛关注。聚氨酯结构中含有氨基甲酸酯键、酯键、醚键脲键、缩二脲键、脲基甲酸酯键以及不饱和键等, 因此它既具有酰胺基的强度高、耐磨性好、耐油好等特性，又具有聚酯的耐热性与耐溶剂性同时兼有聚醚的耐水性和柔顺性，这些特性使它作为涂料时有着极好的通用性和优异的使用效果。随着环保法规和人们环保意识的加强，以水为介质的高环保、低消耗的水性聚氨酯或称聚氨酯水分散体( PUD) 日益得到制革工业的重视，成为目前国内外最受青睐的皮革涂饰剂。其具有成膜性能好，遮盖力强， 黏结牢固， 涂层光亮、 平滑、 耐水、 耐磨、 耐热、 耐寒、耐曲折、富有弹性等优点，涂饰的产品革手感丰满、舒适，且能大大提高成品革的等级，提高皮革及其制品的使用价值和经济价值。但聚氨酯材料及其制品在长期使用过程中极易被污染，造成生物污损，因此开发具有防污自清洁性能的水性聚氨酯涂料具有很重要的应用价值。具有防污自清洁性能的涂饰剂可以赋予皮革及其制品抗蛋白和微生物吸附、防污、杀菌等性能，从而达到自清洁的目的。这不仅有助于提高皮革及其制品的档次，增加涂料本身的附加值和皮革的使用寿命，而且在在环保、节能方面具有显著的社会效益和经济效益。

  本发明将结合聚乙二醇优良的抗蛋白吸附性能和TiO₂的光催化活性和纳米粒子特有的纳米效应，首先采用大分子引发剂技术将聚乙二醇作为侧链引入到水性聚氨酯主链上，合成出聚乙二醇接枝的聚氨酯共聚物，然后通过溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到共聚物基体中，制备出聚乙二醇接枝的聚氨酯纳米复合皮革涂饰材料；在不影响涂饰材料的透明度和成膜性能的同时，提高涂层的防污自清洁性、杀菌防霉性、力学性能、耐热性能和抗紫外老化等性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种防污自清洁水性聚氨酯皮革涂饰剂及制备方法。采用大分子引发剂技术和溶胶-凝胶的方法将聚乙二醇和纳米TiO₂引入到水性聚氨酯基体中，制备出聚乙二醇接枝的聚氨酯纳米复合皮革涂饰材料。

本发明所述的聚乙二醇接枝的聚氨酯纳米复合皮革涂饰材料是首先通过大分子引发剂技术将聚乙二醇作为侧链引入到水性聚氨酯主链上，合成出聚乙二醇接枝的聚氨酯共聚物；然后通过溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到聚乙二醇接枝的聚氨酯共聚物基体制备的。

 

本发明上面所述的聚乙二醇侧链的具体制备方法如下：

将一定量的聚乙二醇或者聚乙二醇单醚，加入到含有三甲胺和二氯甲烷的反应器中，接着加入端基为异丙烯基的酰氯，酰氯与聚乙二醇或者聚乙二醇单醚的摩尔比为（3-10）:1，于20～30℃反应 3～24 h，抽滤，干燥，得到聚乙二醇侧链。

本发明上面所述的用大分子引发技术合成聚乙二醇接枝的聚氨酯共聚物的制备方法如下:

1）将异氰酸酯与聚合物多元醇按照摩尔比为（1.05～2.5）:1加入到反应器中，温度为50～150℃，搅拌速度500～2000rpm，搅拌反应2～5h, 得到预聚物；

    2）向反应器中加入亲水性扩链剂，其所带反应基团与多元醇的羟基的摩尔比为（0.04～1.05）:1；于25～90℃反应1～4h，搅拌速度500～2000rpm，；

3）加入含有四苯基乙烷基的二醇类引发剂和催化剂，引发剂与异氰酸酯的摩尔比为（0.1～0.8）:1，于30～50℃反应3～24 h，抽滤，干燥，得到大分子引发剂PUI。 

4）将聚乙二醇侧链和大分子引发剂PUI按质量比为（0.05～0.7）:1加入反应器中，反应3～24h, 得到聚乙二醇接枝的聚氨酯共聚物。

 

本发明上面所述的溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入聚乙二醇接枝的聚氨酯到共聚物基体的具体方法如下：