[发明专利]一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法，包括以下原料及质量份：大分子多元醇200‑300份、多异氰酸酯100‑160份、小分子醇类扩链剂2‑10份、咖啡酸1‑3份、氢氧化锌0.5‑1份、催化剂0.5‑1.5份、丙酮10‑50份、亲水扩链剂8‑15份、中和剂4‑6份和去离子乳化水600‑800份。本发明将咖啡酸与Zn离子通过离子键结合，并通过化学键合引入到阳离子水性聚氨酯分子链上，并且未与咖啡酸反应的氢氧化锌可以与异氰酸根反应形成脲基，从而避免功能添加剂对水性聚氨酯力学性能的影响，又可以实现良好的抗菌效果，同时增加了水性聚氨酯的机械强度。本发明既提高了水性聚氨酯树脂的交联度，同时也提高了水性聚氨酯树脂的耐水性、耐酸碱腐蚀性和机械强度，且赋予水性聚氨酯广谱的抗病毒、抗氧化和抗菌能力。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯以其软硬度可调范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点被广泛应用于皮革涂饰、涂料、胶黏剂等领域。然而随着各国环境安全法律法规的出台，许多国家已限制了溶剂型聚氨酯的应用。

水性聚氨酯由于其连续相为水，安全易于保存和储存，且使用方便成本低，较完整的保留了溶剂型聚氨酯的特性，另外由于水性聚氨酯分子链中存在库仑力和氢键的作用，使其在某些性能上优于溶剂型聚氨酯，因此水性聚氨酯的研制与生产受到世界各国的重视，而且都取得了长足的发展。在水性聚氨酯的制备中，为了获得稳定的聚氨酯乳液，需在聚氨酯的预聚体分子中引入亲水基团，使其在水中乳化。根据其引入基团所带电性不同，将水性聚氨酯分为阳离子型、阴离子型、非离子型以及混合型水性聚氨酯。

目前，水性聚氨酯的研究多见于阴离子型的水性聚氨酯，其产品也已实现了工业化，而阳离子型水性聚氨酯的报道较少。阳离子型水性聚氨酯分子链上带正电荷，对基材具有很好的浸润性，同时对水的硬度不敏感，可在酸性条件下使用，故其在纺织、粘合剂、皮革和造纸等领域具有广泛的应用前景。由于阳离子水性聚氨酯一般为季铵盐型，将预聚体进行季铵盐化的工序比较复杂，成本较高，有时候乳化产品不够稳定，所以给工业化生产带来困难。因此，开发出制备工艺简单、性能优异的阳离子水性聚氨酯，其市场前景非常广阔。

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。

现有技术将聚酯二元醇，2,4-甲苯二异氰酸酯按一定比例加入到反应釜中氮气保护下45～55℃进行预聚反应，然后升温至60～70℃，向聚氨酯预聚体中加入1,4-丁二醇，反应一定时间后降温至50～60℃，添加亲水扩链剂N-甲基二乙醇胺，然后降温至20℃加冰醋酸中和，加丙酮稀释，黏度合适后加水高速剪切乳化，脱除丙酮即得到阳离子聚氨酯乳液，该种制备方法制备的阳离子水性聚氨酯链段只具有聚酯结构，得到的树脂耐水解性、抗菌性都较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法，可以有效解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂，包括以下原料及质量份：大分子多元醇200-300份、多异氰酸酯100-160份、小分子醇类扩链剂2-10份、咖啡酸1-3份、氢氧化锌0.5-1份、催化剂0.5-1.5份、丙酮10-50份、亲水扩链剂8-15份、中和剂4-6份和去离子乳化水600-800份。

进一步地，所述大分子多元醇包括聚四氢呋喃醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚己二酸多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇、聚硅氧烷多元醇中的任意一种或几种。

进一步地，所述大分子多元醇分子量在1000-3000之间。