[发明专利]一种多功能聚氨酯预聚物及其制备方法

说明书

本发明提供一种多功能聚氨酯预聚物，其分子结构中含有异氰酸酯基、聚乙二醇链、季铵阳离子和水杨醛等功能基团，用作制备多功能性聚氨酯材料的原料；或用于金属材料、硅酸盐材料或陶瓷材料表面的涂覆改性；或用于棉织物、木材、聚氨酯材料或聚酰胺材料的后化学表面改性，实现所述材料表面的亲水防雾和杀菌抗污功能。

技术领域

本发明涉及一种多功能聚氨酯预聚物及其制备方法，特别涉及分子结构中含有聚乙二醇链、季铵阳离子和水杨醛的异氰酸酯基聚氨酯预聚物，用作制备多功能性聚氨酯材料的原料；或用于金属材料、硅酸盐材料或陶瓷材料表面的涂覆改性；或用于棉织物、木材、聚氨酯材料或聚酰胺材料的后化学表面改性，实现所述材料表面的亲水防雾和杀菌抗污功能，属于有机功能材料领域。

技术背景

聚氨酯(Polyurethanes，PUs)是主链上含有氨基甲酸酯(-NHCOO-)重复单元的一类聚合物的总称，通常是由多元醇与多异氰酸酯发生加聚反应生成，属于典型的嵌段共聚物；与其它高分子材料相比，聚氨酯材料具有分子结构易设计、性能可调控、加工性能好、加工方式多样、机械性能优异等特性。通过对聚氨酯材料进行功能化改性，从而在保持聚氨酯优良性能的同时，并赋予其独特的生物学、光电磁热以及其它物理化学性质，已经成为扩大聚氨酯材料应用领域的主要方法。目前流行的聚氨酯功能化方法有：表面改性的涂覆和接枝、共混改性、互穿网络，以及化学共聚。其中通过键合作用将功能基团与聚氨酯材料进行分子水平的复合，不但能充分发挥各组分的性能，并且具有协同效应。

为了更简便的方法或技术对木材、聚氨酯材料或聚酰胺材料进行后化学反应表面功能化，具有均匀、持久、低成本和施工方便的优点，本发明提供一种多功能聚氨酯预聚物，本发明所述多功能聚氨酯预聚物指的是分子结构中含有聚乙二醇链、季铵阳离子和水杨醛的异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物，所述多功能聚氨酯预聚物的分子结构中含有异氰酸酯基和功能单元。利用所述多功能聚氨酯预聚物的端异氰酸酯基能够对表面含有羟基、氨基或酰胺基的有机高分子材料进行后化学表面改性，通过化学键将功能单元均匀地“锚定”在木材、聚氨酯材料或聚酰胺材料表面，以期增强所述材料表面改性的持久性、均匀性。所述功能单元指的是生物相容性好、亲水亲油的聚乙二醇链，亲水性高、杀菌活性高的季铵阳离子，以及杀菌抗菌的水杨醛。所述多功能聚氨酯预聚物是由多异氰酸酯和含有功能单元的低聚物一元醇或低聚物多元醇为原料制得的。所述多功能聚氨酯预聚物其特点是所述多功能预聚物粘度低，制备方法简单，使用方便。

发明内容

本发明目的是要提供一种多功能聚氨酯预聚物，用作制备聚氨酯电解质、离子导聚氨酯膜材料、阴阳离子交换聚氨酯树脂或多功能聚氨酯基气体净化材料或一次性卫生用品的原料，或用于金属材料、硅酸盐材料、陶瓷材料、棉织物、木材、聚氨酯材料或聚酰胺材料的表面物理改性或表面的后化学改性，产生持久的亲水防雾和杀菌抗污功能。

为了实现上述目的，本发明提供的多功能聚氨酯预聚物具有通式(A)所示结构：

其中通式(A)中的R₁和R₂不选取氢或烃基、或分别选自C₁～C₁₈烃基中的一种；m选自1、2或3中的一种；和选自C₁～C₁₈亚烃基或中的一种，其中n选自1～20000之间的自然数。

本发明所述的多功能聚氨酯预聚物分子结构中有四个功能基团，第一个是异氰酸酯基(-NCO)，是其与棉织物或木材表面的羟基(-OH)、或与聚氨酯或聚酰胺表面的酰胺基(-CONH)进行后化学反应的功能基；其次是聚乙二醇链(poly(ethylene glycol)chain，PEGchain)，其能够赋予所述材料表面的亲水性和生物相容性；再者是季铵阳离子(quaternaryammonium cations，QACs)，其能够赋予所述材料表面杀菌抗菌和亲水性；最后一个功能基团是水杨醛，其具有杀菌抗菌、抗氧化功能。