[发明专利]一种改性水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性水性聚氨酯抗菌涂料。本发明还提供其制备方法，包括由以下重量配比的组分制成：抗菌水性聚氨酯乳液40‑50份，羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯乳液30‑40份，复合纳米抗菌填料15‑25份，水性聚乙烯蜡微粉0.5‑1份，水溶性纳米二氧化硅0.3‑0.5份，硅烷偶联剂0.05‑0.1份，消泡剂0.1‑0.3份，乙醇5‑20份，水5‑15份，流平剂1‑3份，防沉降剂5‑10份，增塑剂3‑5份。本发明还提供其制备方法。本发明的改性水性聚氨酯抗菌涂料，适用于水性体系、防腐抗菌能力强、耐水性较好、具有较高抗站粘性，且能提高涂料储存稳定性，绿色环保安全、综合性能强。

技术领域

本发明涉及一种水性涂料技术领域，具体涉及一种改性水性聚氨酯抗菌涂料及其制备方法。

背景技术

水性涂料的聚氨酯树脂由于其出色的力学性能及耐候性被广泛应用于医疗、水处理、食品包装等公共服务领域中的软包装上。但水性涂料是一个富含营养的体系，特别是湿度适宜环境下，水性涂料容易存在大量霉菌和细菌繁殖。据世界卫生组织统计，仅在医疗行业中全球每年因为细菌感染而发生的医疗事故高达一百万起，给人类造成了巨大的痛苦。目前，大多会在水性涂料中加入抗菌剂，现在的抗菌剂主要分为无机抗菌剂、有机抗菌剂以及复合抗菌剂，这些抗菌剂与水的互溶性不是很好，因此，如果将这些抗菌剂加入到水性聚氨酯涂料中制成抗菌涂料会存在一定的困难。因此，开发具有优异的耐候性、环保、抗菌的水性聚氨酯涂料具有非常重要的实际意义与潜在价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有的技术不足，提供一种适用于水性体系、防腐抗菌能力强、耐水性较好、具有较高抗站粘性且能提高涂料储存稳定性，绿色环保安全、综合性能强的改性水性聚氨酯抗菌涂料；本发明还提供该改性水性聚氨酯抗菌涂料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种改性水性聚氨酯抗菌涂料，包括由以下重量配比的组分制成：

一种改性水性聚氨酯抗菌涂料，其组分优选的重量配比如下：

优选的，所述的抗菌水性聚氨酯乳液为将抗菌单体2-炔丙基-1,1,3,3-四甲基胍(TMG-Al)接入水性聚氨酯中制得。该抗菌单体采用四甲基胍与炔基化合物反应形成的阳离子型抗菌单体，水性聚氨酯的高分子链与胍类抗菌单体通过化学键结合从而获得持久的抗菌性能，由于胍盐通过静电作用产生抗菌效果，细菌不会产生耐药性。

优选的，所述的抗菌水性聚氨酯乳液中，抗菌单体的质量分数为5％。随着TMG-Al用量的增加，抗菌效率得到明显提高，但加入的量越多，其成本也会相应增加。当TMG-Al的质量分数达到5％时，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌效率均达到了99.9％。

优选的，所述的羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯乳液的n(—NCO)/n(—OH)＝1.4，其羟基硅油的含量为3％。水性聚氨酯与溶剂型涂料相比，胶膜力学强度和硬度不够、耐水性和耐溶剂性不好，限制了水性聚氨酯在实际生产中的推广应用。由于水性聚氨酯结构具有软、硬嵌段，并且软硬段可调，通过在水性聚氨酯(WPU)中引入羟基硅油，将其作为软段与—NCO反应接到聚氨酯分子链上，形成接枝共聚物。有机硅氧端具有独特的化学结构，其表面能较低，因此，在成膜过程中向表面富集，可赋予改性聚合物涂膜优良的耐水、耐候、耐高低温性能以及良好的力学性能。当羟基硅油含量为3％时，综合性能最佳，其乳液粒径为85.1nm，黏度为114.5mPa·s，胶膜的水接触角为91.7°，拉伸强度为14.78MPa，断裂伸长率为427％，24h吸水率为仅为5.61％，胶膜的疏水性、力学性能、耐热性均有明显提高。