[发明专利]一种吡啶季铵盐聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吡啶季铵盐聚氨酯及其制备方法。

背景技术

季铵盐是一种非常高效的抗菌剂，现有技术中采用的季铵盐抗菌剂通常有十二烷基吡啶氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵以及十二烷基三甲基溴化铵。季铵盐分子结构中各基团对抗菌效果有很大作用。

阳离子型水性聚氨酯所含的亲水基团是阳离子，对含阴离子的基质如玻璃、皮革等有很好的粘附性，对水的硬度不敏感，可在酸性条件下使用，阳离子体系同时具有防污功效。阳离子型水性聚氨酯，根据其结构可分为胺盐和季铵盐型。现有技术中，季铵盐型水性聚氨酯在预聚体的的制备过程引入叔胺基团，用酸中和或用卤代烷将叔胺基转化为季铵盐。

CN101235130A中公开了一种阳离子水性聚氨酯乳液及其制备方法，该阳离子水性聚氨酯通过如下方法制得：多元醇与异氰酸酯在有机锡催化剂下发生预聚反应，合成具有端异氰酸酯基的预聚体；加入小分子扩链组合物，通过扩链反应引入叔胺基团；加入中和剂，生成季铵盐聚氨酯；调节pH值，加入去离子水分散乳化，得到阳离子水性聚氨酯乳液，异氰酸酯采用二苯基甲烷二异氰酸酯与碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。该阳离子水性聚氨酯中采用碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯，交联时易被氧化变质，生成的聚合物稳定性较差，叔胺基转化成的季铵离子的活性较弱，导致聚氨酯乳液的抗菌性较差；且该阳离子水性聚氨酯在油性体系中难以分散，因此其抗菌作用领域受到较大限制。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的水性聚氨酯稳定性和抗菌性较差、应用领域受到限制的技术问题。

本发明提供一种吡啶季铵盐聚氨酯，所述吡啶季铵盐聚氨酯含有下述式1、式2和式3所示的结构单元：

式1        式2

式3

其中，n为20-80的整数，X为卤素原子；所述吡啶季铵盐聚氨酯的分子量为10000-80000。

本发明还提供了一种吡啶季铵盐聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯混合，缩合反应得到异氰酸酯基封端的预聚体1；

2)在步骤1)得到的异氰酸酯基封端的预聚体1中加入四苯基乙二醇，催化剂存在下反应得到含苯环的预聚体2；

3)将步骤2)得到的含苯环的预聚体2与乙烯基吡啶按比例混合，溶剂反应得到含吡啶基团的预聚体3；

4)在步骤3)得到的含吡啶基团的预聚体3中加入卤代烃或氢卤酸，得到所述吡啶季铵盐聚氨酯。

本发明的吡啶季铵盐聚氨酯，具有以下优点：

1)具有亲水性和亲油性，应用领域较广；

2)稳定性和抗菌活性强：季铵离子以吡啶季铵盐的形式存在，抗菌活性较强；苯环与吡啶环的共轭效应，进一步增强抗菌活性，提高吡啶季铵盐聚氨酯分子结构的稳定性，从而提高其抗老化和抗刮性能；

3)制备方法工艺简单，产品转化率高。

具体实施方式

本发明提供了一种吡啶季铵盐聚氨酯，所述吡啶季铵盐聚氨酯含有下述式1、式2和式3所示的结构单元：

式1        式2

式3

其中，n为20-80的整数，X为卤素原子；所述吡啶季铵盐聚氨酯的分子量为10000-80000。

本发明的吡啶季铵盐聚氨酯，分子链段结构中，式1-3的结构单元主要以式1-式2-式3的顺序重复连接，少量以无规连接。优选情况下，以式1-式2-式3顺序连接的分子链段的含量为吡啶季铵盐聚氨酯总质量的50-70％。式3的结构单元中，重复的吡啶季铵盐基团位于两个季碳原子之间，且两个季碳原子上各自连接有两个苯环，苯环与吡啶环的共轭效应，使得本发明的吡啶季铵盐的活性大大增强，从而提高本发明的吡啶季铵盐聚氨酯的抗菌性。

优选情况下，n为30-70的整数，X选自Cl、Br、I中的一种；吡啶季铵盐聚氨酯的分子量为20000-60000时，所述吡啶季铵盐聚氨酯的抗菌性更强且不易挥发。

本发明中，以吡啶季铵盐聚氨酯的总量为基准，式1的结构单元的含量为40-80摩尔％，式2的结构单元的含量为10-50摩尔％，式3的结构单元的含量为1-10摩尔％。优选情况下，式1的结构单元的含量为50-75摩尔％，式2的结构单元的含量为20-45摩尔％，式3的结构单元的含量为2-8摩尔％。

本发明还提供了一种吡啶季铵盐聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚丙二醇(PPG)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)混合，缩合反应得到异氰酸酯基封端的预聚体1；