[发明专利]一种抑菌型水性聚氨酯乳液的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种抑菌型水性聚氨酯乳液的制备方法，属于聚氨酯乳液技术领域，包括以下步骤：将聚酯多元醇、蓖麻油、二异氰酸酯和催化剂加入反应釜中升温反应，降温至35℃以下，加入N‑甲基二乙醇胺继续反应一段时间，再加入甲基丙烯酸羟乙酯反应，反应结束将体系降温至35℃以下，加入乙酸成盐；将改性纳米氧化锌超声分散于水中，然后在高速剪切下加入到第二步的产物中，均质处理，得到抑菌型水性聚氨酯乳液。本发明通过改性纳米氧化锌的使用，能够赋予聚氨酯乳液高效安全的抗菌性能，在纺织品领域具备较高的应用价值。

技术领域

本发明属于聚氨酯乳液技术领域，具体地，涉及一种抑菌型水性聚氨酯乳液的制备方法及应用。

背景技术

聚氨酯作为用途最广的一种聚合物之一，以其优异的耐化学性、热机械性能和良好的加工性能，在涂料、纺织、胶粘剂等领域得到了广泛的应用。由于环境保护意识的增强，水性聚氨酯凭借绿色环保安全等优势正逐渐取代溶剂型聚氨酯，但是水性聚氨酯缺乏抗菌性能，在使用过程中易滋生细菌，危害人们生命健康，一般材料的抗菌性能通过外加抗菌剂来实现。

抗菌剂分为无机和有机抗菌剂。无机抗菌剂有银、铜、锌等，但是时间过长就会引起抗菌成分沉降，而且抗菌效果不能持久。有机抗菌剂有酸、酯、醇、酚、季铵盐等小分子，这类小分子添加入聚氨酯乳液中也会发生迁移，并且毒性大，在很大程度上限制了其使用。将高分子季铵盐化学键接到材料中，抗菌效果持久，属于接触型抗菌，然而季铵盐单体带有正电荷，相互排斥，不易通过直接均聚得到高分子量的聚合物。因此，寻求一种能够兼具多重抗菌机制、且与聚氨酯乳液基体相容性好的有效抗菌成分，成为领域内亟待解决的重点问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种抑菌型水性聚氨酯乳液的制备方法及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抑菌型水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

第一步、将聚酯多元醇、蓖麻油、二异氰酸酯和催化剂加入反应釜中，升温至80℃，反应2-2.5h；

第二步、将第一步的混合物降温至35℃以下，加入N-甲基二乙醇胺，于60℃条件下继续反应1.5-2h，同时用丙酮调节粘度至15-25mPa·s，反应结束，再加入甲基丙烯酸羟乙酯，65℃条件下继续反应1.5-2h，反应结束将体系降温至35℃以下，加入乙酸成盐；

第三步、将改性纳米氧化锌超声分散于水中，然后在高速剪切下加入到第二步的产物中，均质处理，得到抑菌型水性聚氨酯乳液。

进一步地，所述水性聚氨酯乳液的原料按照重量份计如下：50份聚酯多元醇、8-12份蓖麻油、40-50份二异氰酸酯、0.01份催化剂、6-8份N-甲基二乙醇胺、7-9份甲基丙烯酸羟乙酯、4-6份乙酸、10-14份改性纳米氧化锌。

进一步地，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，且二者的质量比为10:12-15。

进一步地，所述催化剂为辛酸锌、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种。

进一步地，所述改性纳米氧化锌通过如下步骤制备：

S1、将六亚甲基二异氰酸酯和少量己二酰氯（阻聚剂）装入三口烧瓶中，磁力搅拌并加热，待温度升至55℃时，往里滴入4-氯-1-丁醇，保持55℃搅拌反应6h，反应结束后，采用柱层析提纯（洗脱液为苯和乙酸乙酯的混合液，且二者的体积比为3:7），旋蒸除去洗脱液，得到中间体1；六亚甲基二异氰酸酯、己二酰氯、4-氯-1-丁醇的用量之比为0.05mol:0.3g:0.1mol；

六亚甲基二异氰酸酯分子上的-NCO与4-氯-1-丁醇分子上的-OH发生化学反应，得到中间体1，过程如下所示：