[发明专利]自抗菌性乳酸基水性聚氨酯、其制备方法及其乳液

说明书

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种自抗菌性乳酸基水性聚氨酯、其制备方法及其乳液。本发明将自抗菌性乳酸基水性聚氨酯在大聚氨酯长链的侧链上引入水性壳聚糖和桧木醇结构，并均匀分布，从而将抗菌杀生机制不同的两种物质相互产生杀生抗菌协同作用，能够有效降低细菌生物的抗药性，同时二者是以化学键的方式接枝在聚氨酯长链上，抗菌持久。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种自抗菌性乳酸基水性聚氨酯、其制备方法及其乳液。

背景技术

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型高分子合成材料，有着无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，已经广泛应用于制革、纺织、涂料、印刷、建筑业、胶黏剂等领域。

壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，资源丰富而且是一种可循环的再生资源，具有良好的生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌性等。壳聚糖不溶于水和一般有机溶剂中，所以很少应用在水性的聚氨酯中，然而其结构上有大量的氨基和羟基，可以进行多种化学反应(酰基化、烷基化、醚化、酯化、季铵化、氧化、接枝、交联等)，经过化学修饰后生成多种衍生物，其水溶性能够得到很大提升，其抗菌性甚至强于壳聚糖本身。

桧木醇是由日本的科学家Anderson于1948年从中国 台湾扁柏的树干中提取的一种具有卓酚酮骨架的单萜类的天然化合物，具有良好的抗菌性,能杀死空气中细菌、微菌、抑制人类病源菌。

在现有关于抗菌水性聚氨酯相关研究的技术中，一般通过物理法和化学法来实现抗菌性。物理法是通过在聚氨酯乳液的合成过程中添加具有抗菌功能的小分子抗菌剂，通过物理共混的方式得到抗菌型水性聚氨酯，其抗菌性能不够持久，随着使用时间变长，抗菌效果逐渐下降。化学法是目前研究的主流，都是通过化学反应键的方法将抗菌剂键合到聚氨酯长链中，达到长久抗菌的效果。

专利CN109694483A通过引入带有长烷基链的季铵盐，长烷基链中碳原子数控制在1～12，可有效提高涂料的抗菌性能，达到接触型抗菌的目的。然而长烷基链的季铵盐的毒性随着链的增长而降低，烷基链中碳原子数大于 16或小于10时，抗菌效果很小，只有当碳原子数为14时，抗菌能力才达到最大化，并且长时间使用季铵盐类抗菌剂会使细菌产生抗药性，且分解的产物会有一定的毒性对于环境不利。专利CN109575235A公开了一种采用抗菌剂PHMG改性水性聚氨酯，然而由于PHMG被键合到聚氨酯的主链中，无法电离出正电荷从而吸附到带负电荷的微生物表面，阻碍细胞溶菌酶作用，破坏细胞表层结构而达到抗菌效果。专利CN107652663A提供一种抗菌改性聚氨酯材料的制备方法，利用甲酸酸化甲壳素成盐的方式，将甲壳素连接在聚氨酯末端，能够形成良好的抗菌效果，然而该法用到的溶剂为DMF，属于溶剂型聚氨酯，对于环境不利，本身材料的亲水性尚不明确。专利 CN107236109B以柠檬酸来改性壳聚糖，并将改性壳聚糖分子合理地设计到水性聚氨酯结构中去，将水性聚氨酯力学性能的优势以及壳聚糖的生物降解性相结合，合成出一种含壳聚糖结构的水性聚氨酯，然而该水性聚氨酯并未提及到有抗菌效果。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种自抗菌性乳酸基水性聚氨酯、其制备方法及其乳液。所述自抗菌性乳酸基水性聚氨酯乳液指的是其高分子侧链上接有水溶性的壳聚糖和桧木醇两种抗菌功能基团，所述抗菌聚醚型聚氨酯高分子侧链上的水溶性的壳聚糖具有杀生抗菌功效，同时其高分子侧链上的桧木醇也具有抗菌灭菌作用，达到了乳酸基水性聚氨酯的自抗菌功效。

本发明所提供的技术方案如下：

一种自抗菌性乳酸基水性聚氨酯，具有下述结构通式：

其中：

聚合度n₁为1～20；

聚合度n₂为1～15；

X的通式为，其聚合度n₃为1～15；