[发明专利]一种自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备方法

说明书

本发明公开了一种自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备方法，首先用天然可再生资源蓖麻油代替传统多元醇为原料和二元异氰酸酯反应得到预聚物，再用阳离子单体对其进行扩链，最后通过抗菌单体部分代替乙酸中和成盐、自乳化，得到自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液；合成的聚氨酯材料不需要外添加抗菌剂，也无需改变聚氨酯基质单元，选用绿色毒性小的山梨酸为抗菌剂同时作为成盐剂，大大简化了合成工艺，并将活性抗菌基团以离子键的方式引入到聚氨酯材料中，具有良好的耐洗性，可长久的维持聚氨酯材料的抗菌性能，有望运用于抗菌涂层等领域。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯乳液合成领域，具体是一种自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)材料因其良好的耐热性、柔韧性、强度高等优点，已成为近十年来研究最多的高分子材料之一，常用于医疗设备、工业涂料等领域。但在使用过程中容易受到细菌和微生物的干扰，导致性能变差，影响其运用于更多领域。因此目前关于抗菌水性聚氨酯的发明越来越多。

目前对水性聚氨酯材料具有抗菌性能的方法主要包含物理和化学方法。物理方法是早期研究者常用的方法，其步骤为先选用抗菌剂然后和聚氨酯材料进行物理共混，得到抗菌型聚氨酯。这种方法虽然抗菌性能优异、操作简单，但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。化学方法是目前研究主流方向，通常方法是将抗菌剂如胍盐、季铵盐、吡啶类等化合物通过化学反应键合到聚氨酯骨架上，使其具有抗菌效果,这种方法抗菌性能持久，更加环保绿色。

山梨酸被认为是一种安全性高、毒理性小的抗菌剂，对日常生活中常见细菌微生物具有很好抑制作用，目前常运用于食品防腐领域，其在水性聚氨酯领域运用研究较少。

蓖麻油是一种广泛应用于涂料、密封剂、粘合剂、涂料等领域的廉价可再生原料，含有活性羟基，可以直接与异氰酸酯反应，同时具有独特的疏水甘油三酯结构，可以改善所制备的WPU薄膜的力学性能、耐水性和耐化学性，为替代传统聚酯聚醚多元醇提供可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备方法，首先用天然可再生资源蓖麻油代替传统多元醇为原料和二元异氰酸酯反应得到预聚物，再用阳离子单体对其进行扩链，最后通过抗菌单体中和成盐、乳化，得到自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1：将二异氰酸酯与蓖麻油加入到反应器中，再加入催化剂进行反应，得到预聚物；

步骤2：向步骤1反应体系中加入1,4-丁二醇继续反应，同时用丁酮调节粘度；

步骤3：向步骤2反应体系中加入阳离子扩链剂N-甲基二乙醇胺继续反应，同时用丁酮调节粘度，反应结束后得到自抗菌蓖麻油水性聚氨酯预聚物；

步骤4：步骤3反应结束后降温至35℃以下，加入成盐剂中和0.5-1h后，再用去离子水高速剪切乳化，最后减压蒸馏去除有机溶剂，得到自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯乳液。取上述乳液8-10g倒入聚四氟乙烯板中室温放置48h，即可得到自抗菌蓖麻油基水性聚氨酯胶膜。

进一步地，步骤1中，二异氰酸酯选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯或六次亚甲基二异氰酸酯中的一种，其用量占总树酯质量的44-46％，蓖麻油需提前于110℃下减压真空2h去除水分，其用量占总树酯质量的40-42％，体系反应温度75℃，反应时间3h，催化剂选用辛酸亚锡，加入量占总树脂质量的0.025％-0.075％，反应须在惰性气体保护下进行，反应结束后用丁酮调节粘度范围在15.0mPa·s-30.0mPa·s。