[发明专利]一种抗菌聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌聚氨酯材料，特别涉及大分子侧链上连接水杨醛和季铵盐抗菌功能基的植物油脂基聚氨酯，属于功能材料领域。

技术背景

置于海水中的设施和行驶在海洋中的船舶都存在严重的海洋生物污损问题，目前最有效的途径是涂料涂装防污。所谓涂装防污原理是涂层成膜材料中引入杀生抗菌防污剂，阻止海洋生物的附着；或降低涂层表面能，以企图减少海洋生物的附着，保持涂层表面自净作用。添加杀生抗菌防污剂是涂装防污涂料使用广泛、施工简单、成本低廉的方法。聚氨酯涂料是一种用途广泛的材料，作为海洋涂料成膜材料已经商品化，分为粉末聚氨酯涂料、溶剂聚氨酯涂料和水性聚氨酯涂料等。在聚氨酯涂料中添加杀生抗菌防污剂或聚氨酯高分子链上引入杀生抗菌剂，是制造聚氨酯海洋防污涂料的主要方法。季铵盐是使用近半个世纪的杀菌抗菌剂，具有生产工艺简单、使用安全有效特点，所以近年来人们将海洋防污涂料转向了季铵盐改性聚氨酯涂料的研究。1992年US5084096公开了季铵盐改性聚氨酯涂料的高性能海洋防污涂料；US20080181862报道季铵盐改性聚硅氧烷聚氨酯涂料涂层的自抛光和抗海洋污损效果优异；CN201110143379.8和CN201110143380.0也同时提出了季铵盐改性聚硅氧烷聚氨酯涂料的防污多用途。然而以上所述技术存在海洋防污聚氨酯涂料成膜物质不可再生、杀菌抗菌作用单一、原材料昂贵和生产技术复杂的缺陷。针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种大分子侧链上连接水杨醛和季铵盐功能基的植物油脂基聚氨酯。所述的植物油脂是一种可再生原料，来源广泛；所述的水杨醛具有阳离子螯合功能，能够选择性吸附海水中的重金属离子，其后抗菌杀生效能提高显著，实现了水杨醛、季铵盐、重金属离子配合物之间抗菌杀生效能的协同效果。

发明内容

本发明提供一种抗菌聚氨酯材料指的是大分子侧链上连接水杨醛和季铵盐抗菌功能基的植物油脂基聚氨酯，是以5-氯甲基水杨醛和叔胺改性植物油脂基聚氨酯为原料，通过二者之间的季铵盐化反应制得的。

所述的叔胺改性植物油脂基聚氨酯是由环氧化植物油脂、仲胺和多异氰酸酯为原料制得的。

所述的环氧化植物油脂包括天然植物油脂和植物油酸多元醇酯经过环氧化反应的产物，包括环氧化桐油、环氧化玉米油、环氧化亚麻油、环氧化蓖麻油、环氧化棉籽油、环氧化菜籽油、环氧化向日葵油、环氧化米糠油、环氧化大豆油、环氧化丙二醇二油酸酯、环氧化乙二醇二油酸酯、环氧化丁二醇二油酸酯、环氧化三羟甲基丙烷三油酸酯、环氧化季戊四醇四油酸酯、环氧化山梨醇六油酸酯、环氧化蔗糖八油酸酯、环氧化丙二醇二亚油酸酯、环氧化乙二醇二亚油酸酯、环氧化丁二醇二亚油酸酯、环氧化三羟甲基丙烷三亚油酸酯、环氧化季戊四醇四亚油酸酯、环氧化山梨醇六亚油酸酯、环氧化蔗糖八亚油酸酯中的一种或两种以上。所述的环氧植物油脂分子中含有多个环氧环，可以与仲胺发生开环反应，生成分子中多个羟基和多个叔胺基改性的植物油脂，用作制备聚氨酯的多元醇原料。反应式①表达了环氧化植物油脂与所述仲胺的开环反应过程：

其中反应式①中的多元醇指的是乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇或蔗糖中的一种，所述指的是CH₂链节，所述R₁和R₂分别选自C₁～C₁₆烷基，n选自2、3、4、5或6中的一种，所述的仲胺指的是二C₁～C₁₆烷基胺。

专业人员熟知多羟基化合物是制备聚氨酯材料的原料，故此，所述多羟基多叔胺基改性植物油脂可用作聚氨酯的多元醇原料，与多异氰酸酯进行加成反应制得叔胺改性的植物油脂基聚氨酯，反应式②表达了制备叔胺改性植物油脂基聚氨酯的反应过程：

其中所述的多异氰酸酯指的是甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸醋、萘二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)中的一种，由此推定，反应式②中的指的是所述多异氰酸酯分子中的烃基，所述的多元醇指的是乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇或蔗糖中的一种，所述指的是CH₂链节，所述R₁和R₂分别选自C₁～C₁₆烷基，n选自2、3、4、5或6中的一种。