[发明专利]一种混合电荷聚氨酯涂层材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种混合电荷聚氨酯涂层材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)将N‑甲基二乙醇胺与4‑溴丁酸乙酯混合，于60℃下反应24h，得到双羟基季铵单体；(2)将步骤(1)所得双羟基季铵单体与2,3‑二羟基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯按NCO/OH为1.2混合，在氮气氛围下，于80℃搅拌反应4h，得到含端NCO基团的聚氨酯预聚体；(3)将基材浸泡在步骤(2)所得聚氨酯预聚体溶液中，待涂覆完全后取出进行固化，得到稳定的混合电荷聚氨酯涂层材料。本发明的涂层材料涂覆在基材表面，不仅具有良好的杀菌性能，同时具有优异的阻抗蛋白质吸附效果，展现出优异的防污潜力。

技术领域

本发明属于溶剂性聚氨酯涂层材料制备技术领域，具体涉及一种混合电荷聚氨酯涂层材料及其制备方法与应用。

背景技术

微生物在各种表面上的定植一直是一个重要的问题，不仅会造成表面功能的损害和巨大的经济损失，而且会造成微生物感染和环境后果。针对这些问题，治疗和预防是基于应用的两种主要抗菌策略。预防的目的是在微生物停留在表面之前杀死它们。一旦发生沉淀，微生物可以产生保护性的胞外多糖(EPS)基质，包括多糖、蛋白质和DNA。包裹在EPS中的微生物菌落也被称为生物膜，与浮游状态相比，在生物膜中细菌对杀菌剂的抗性是前者的100到1000倍。因此，干预微生物在表面的早期吸收和沉淀(即预防)对抗菌效果也至关重要。

在各种高分子涂料中，多组分聚氨酯(PU)涂料由于其优异的机械性能和耐磨损、耐腐蚀、耐化学药品等性能，是表面防护材料中重要的一类。PU涂层可以定制，以提供合适的韧性，光泽和特定的功能，以满足大多数基材的材料要求。我们可以调整聚氨酯的分子结构可以使其表现出抗菌性能。抗菌聚氨酯涂层是目前最热门的研究领域之一，旨在赋予表面承受微生物定植的能力。聚氨酯涂层抗生物膜和杀菌的典型方法有：1)在涂层基体中加入抗菌成分；2)表面改性。

选用在涂层基体中加入抗菌成分的方法构建聚氨酯体系，将其涂覆在基材表面一般能够具有良好的抗菌性，但是由于这种方法获得的涂层材料表面大多带正电荷，其在使用过程中会吸附大量的蛋白质，从而不具有防污性能，并会阻抗生物膜的潜力，因此，目前的聚氨酯涂层材料急需改进。

如何提供一种聚氨酯涂层材料，能够使得其不仅具有良好的杀菌性能，同时还具有优异的阻抗蛋白质吸附效果，展现出优异的防污潜力，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种混合电荷聚氨酯涂层材料及其制备方法与应用。本发明方法构建了一种新的聚氨酯体系，得到了一种季铵型混合电荷聚氨酯，将其涂覆在基材表面得到表面为混合电荷聚氨酯的基材，经实验发现其不仅具有良好的杀菌性能，同时还具有优异的阻抗蛋白质吸附效果，展现出了优异的防污潜力。

本发明的目的之一是提供一种混合电荷聚氨酯涂层材料的制备方法，其采用的技术方案如下：

(1)将N-甲基二乙醇胺与4-溴丁酸乙酯混合，于60℃下反应24h，得到双羟基季铵单体；

(2)将步骤(1)所得双羟基季铵单体与2,3-二羟基丙酸和异佛尔酮二异氰酸酯按NCO/OH为1.2混合，在氮气氛围下，于80℃搅拌反应4h，得到含端NCO基团的聚氨酯预聚体；

(3)将基材浸泡在步骤(2)所得聚氨酯预聚体溶液中，待涂覆完全后取出进行固化，得到稳定的混合电荷聚氨酯涂层材料。

进一步的是，步骤(1)中所述N-甲基二乙醇胺与4-溴丁酸乙酯的摩尔比为1:1。

进一步的是，步骤(1)中所述双羟基季铵单体的结构式如下式(Ⅰ)所示：

进一步的是，步骤(2)中所述双羟基季铵单体与2,3-二羟基丙酸的摩尔比为1:1。