[发明专利]一种抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液及其制备方法，属于精细高分子材料及其制备领域。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)是高分子合成材料中的一种，其涂膜的耐高/低温性、耐磨性、耐腐蚀性和柔韧性等性能较优，主要应用于织物整理、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造纸和胶粘剂等行业，其以水作为分散介质，具有无毒、环保和不燃等优点。

阳离子水性聚氨酯具有优良的性能，由于分子中含有带正电荷的季铵盐基团，对带负电荷的棉纤维具有较好的亲和力，易与纤维素中的羟基形成氢键，使得整理后织物具有较好的耐久性；同时由于季铵盐基团的存在，阳离子聚氨酯具有一定的抗菌作用，但抗菌种类较少，抗菌能力较弱。

纳米二氧化钛是常用纳米改性材料，具有光催化作用，可将环境中的有害物质分解成无害物质，在环境净化方面受到普遍重视。据文献报道纳米TiO2对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、芽枝菌和曲霉等具有很强的杀灭能力，用于皮革涂饰可赋予皮革抗菌性，同时纳米二氧化钛具有很强的紫外线吸收功能，广泛用于防晒化妆品和功能涂料等，这对解决皮革涂层在日光照射下的易变黄性，改善和提高其使用性能有着重要的意义。

利用纳米二氧化钛与阳离子聚氨酯进行共混复合，协同纳米二氧化钛和阳离子水性聚氨酯的优势，能同时提高阳离子水性聚氨酯的抗菌性能和力学性能，使其能更好的应用于织物的抗菌整理等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液及其制备方法，该方法工艺简单、绿色环保、乳液抗菌性能优异。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液，其特征在于由以下步骤得到：

(1)将聚酯多元醇、蓖麻油、脂肪族二异氰酸酯、催化剂和小分子扩链剂加入反应器中进行反应，得到蓖麻油基聚氨酯低聚物；

(2)向上述蓖麻油基聚氨酯低聚物中加入阳离子型亲水性扩链剂后进行反应，加丁酮调节粘度至16.0mPa·s-30.8mPa·s，得到蓖麻油基阳离子水性聚氨酯预聚物；

(3)向上述蓖麻油基阳离子水性聚氨酯预聚物中加入中和剂，反应后向其中加入去离子水进行高速剪切乳化，除去丁酮后，得到蓖麻油基水性聚氨酯乳液；

(4)向上述蓖麻油基水性聚氨酯乳液中加入纳米二氧化钛分散液，超声分散，得到抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液(或称抗菌型纳米二氧化钛阳离子水性聚氨酯复合乳液)。

一种抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将聚酯多元醇、蓖麻油、脂肪族二异氰酸酯、催化剂和小分子扩链剂加入反应器中进行反应，得到蓖麻油基聚氨酯低聚物；

(2)向上述蓖麻油基聚氨酯低聚物中加入阳离子型亲水性扩链剂后进行反应，加丁酮调节粘度至16.0mPa·s-30.8mPa·s，得到蓖麻油基阳离子水性聚氨酯预聚物；

(3)向上述蓖麻油基阳离子水性聚氨酯预聚物中加入中和剂，反应后向其中加入去离子水进行高速剪切乳化，除去丁酮后(采用减压蒸馏脱除丁酮)，得到蓖麻油基水性聚氨酯乳液；

(4)向上述蓖麻油基水性聚氨酯乳液中加入纳米二氧化钛分散液，超声分散，得到抗菌型蓖麻油基阳离子水性聚氨酯乳液(或称抗菌型纳米二氧化钛阳离子水性聚氨酯复合乳液)。上述的制备方法中，步骤(1)所述反应需提前对蓖麻油和聚酯多元醇进行除水处理，于115℃下减压真空除水1.5h；反应过程中需要惰性气体保护，如氮气。

步骤(1)所述反应温度为60℃～80℃，具体可为70℃或80℃；反应时间为2.0h～3.5h，具体可为2.0h或3.0h；反应过程中需要惰性气体保护(如氮气或氩气)。

步骤(1)中，聚酯多元醇、蓖麻油、二异氰酸酯、催化剂、小分子扩链剂的为用量占总树脂质量的比重分别为：25％～45％；5％～20％；31.6％～45.6％；0.028％-0.072％；1％～4％；具体来讲，聚酯多元醇占比可为30.7％或39.7％；蓖麻油占比可为5.7％或16.8％；脂肪族二异氰酸酯占比可为34％或37％；小分子扩链剂占比可为2％或3％；步骤(2)中，按阳离子型亲水性扩链剂的用量占总树脂质量的比重为6％～12％，具体可为6％或8％；所述总树脂质量为聚酯多元醇、蓖麻油、脂肪族二异氰酸酯、催化剂、小分子扩链剂和阳离子型亲水性扩链剂质量之和。

步骤(1)所述聚酯多元醇为聚ε-己内酯、聚己二酸乙二醇酯、聚碳酸酯二元醇中的一种或几种按任意配比的混合；