[发明专利]一种氮卤胺型抗菌聚氨酯材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氮卤胺型抗菌聚氨酯材料及其制备方法和应用，涉及聚氨酯组合物的领域，首先以胍盐和2‑乙酰基丁内酯为主要原料合成了氮卤胺前驱体，进一步以多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料制备了预聚体，再引入制备好的氮卤胺前驱体，氮卤胺前驱体同时作为扩链剂作用，制备了氮卤胺型聚氨酯乳液，令乳液成膜，通过次氯酸钠溶液或家用漂白剂对制备的膜进行氯化作用，从而得到了具有抗菌性能的聚氨酯材料。本发明合成工艺简单，在实际应用中可重复氯化增强抗菌性能，利于实际生产使用；胶膜强度大、附着力优异；氯化后的涂膜具有很好的抗菌性能且持久，在抗菌纺织面料、玩具涂层、医用器具领域有很大的运用前景。

技术领域

本发明涉及聚氨酯组合物的领域，具体涉及一种氮卤胺型抗菌聚氨酯。

背景技术

聚氨酯(PU)由于具有良好的耐磨性、耐油性、防腐性、高阻燃性等优异的物理化学性能，已被广泛应用于儿童玩具、瑜伽垫、家具、医疗航天、航空航天飞行、军事等领域。不幸的是，像大多数高分子聚合物一样，聚氨酯材料不可避免地受到微生物的污染。与婴儿接触可引起交叉污染、交叉感染或传播细菌性疾病。因此，近年来抗菌环保材料的研究和开发越来越受到人们的关注。

随着研究的不断深入，不同的抗菌物质被通过不同的方法合成并引入到聚合物材料中，以达到一定的抗菌效果。

在众多潜在的抗菌物质中，氮卤胺型化合物由于其固有的经济优势、长期稳定性、高耐久性、可再生性以及对人类和环境无毒，是制备抗菌材料的理想材料。氮卤胺型化合物通过释放强氧化的自由卤素阳离子来杀死微生物，干扰细胞酶活性和代谢过程。有趣的是，一旦氧化卤素被消耗掉，氮卤胺型化合物很容易通过将它们浸泡在漂白剂中来充电。基于其独特的抗菌性能，氮卤胺型化合物已广泛应用于医疗和健康领域，特别是水处理、食品安全和纺织材料。

已经报道过的大多数制备方法都不经济，且产品表现出非持久、不稳定和低效的活动，以及其他问题。一些化学表面改性甚至会降低聚合物的力学和热力学性能。因此，开发一种简单的制备具有优异力学性能和热力学性能的抗菌聚氨酯聚合物的策略具有挑战性和必要性。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮卤胺型抗菌聚氨酯材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中氮卤胺型化合物表现出非持久、不稳定和低效的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氮卤胺型抗菌聚氨酯材料，其化学结构式为：

本发明还提供上述一种氮卤胺型抗菌聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按重量份将10～20份胍盐、1～5份2-乙酰基丁内酯、4～11三乙胺和15～29份无水乙醇加入反应器中搅拌30～60分钟，在70～80℃条件下反应24～48h，降温至室温后，用乙醇冲洗，得到氮卤胺前驱体A，其结构式为：

S2、将20～30份多元醇、4～8份二异氰酸酯、5～12份N,N-二甲基甲酰胺加入另一反应器中，再加入0.002～0.004份催化剂，氮气氛围中在75～85℃条件下反应2～4h，制得预制料B；

S3、向S2制得的预制料B加入18～26份N,N-二甲基甲酰胺、0.4～1.0份扩链剂和0.1～0.6份在50℃真空条件下干燥12～24h的氮卤胺前驱体A，然后在75℃～80℃条件下反应4～5h，制得氮卤胺型抗菌聚氨酯乳液C；

S4、将制得的乳液C在室温下制备成胶膜，再将胶膜置于1％～5％浓度的次氯酸钠溶液或家用漂白剂中进行卤化，得到氮卤胺型抗菌聚氨酯材料。

进一步，S1中所述胍盐为碳酸胍盐、盐酸胍盐、硝酸胍盐中的一种或多种混合物。

进一步，S2中所述二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯，所述催化剂为辛酸亚锡。