[发明专利]含双季铵盐二醇及其制备方法与在抗菌自消光水性聚氨酯涂料中的应用

说明书

本发明公开了含双季铵盐二醇及其制备方法与在抗菌自消光水性聚氨酯涂料中的应用。该抗菌自消光水性聚氨酯涂料制备方法是将脱水处理后的聚合物二元醇和含双季铵盐二醇的单体混合后，加入异氰酸酯和催化剂进行预聚，反应生成嵌段共聚物；依靠含双季铵盐二醇单体的亲水性，在高速搅拌下加入去离子水乳化形成乳液；再加入反应活性更高的胺类或肼类扩链剂将剩余的异氰酸酯反应完全，最后混合适量的助剂，得到水性聚氨酯涂料。该涂料胶膜具备良好的抗菌性，且在不需要额外加助剂或进行表面处理即可达到优异的自消光效果。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯涂料，具体涉及一种具有抗菌功能的自消光水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

光泽度是表面材料反射光线能力的一种体现，根据外观的不同，可分为高光泽表面和低光泽表面。高光泽表面是由光线在材料表面发生镜面反射引起的。强烈的镜面反射不仅会放大材料表面的缺陷，影响美观；更严重的还会导致光污染，危害人类健康。而低光泽表面通过对光线的漫反射和散射，使材料表面呈现出消光的效果，可以大大减少光污染，获得了广泛应用。

消光材料可分为两种类型：物理消光和自消光。物理消光材料是将消光剂加入树脂中达到消光。消光剂的加入虽然效果显著，但是存在消光剂沉淀、成膜不均匀、脆性大等问题。自消光材料是通过树脂粒子自身的堆积形成了粗糙表面，因而可以有效避免物理消光带来的问题。水性聚氨酯材料因分子可设计性强、机械性能和生物相容性优异、环境友好，已被广泛应用于医疗、卫生、食品和其他工业领域。CN113105815A描述了一种自消光型水性聚氨酯涂料，该涂层表面的自消光效果完全由成膜树脂本体产生，没有外加助剂或后续表面处理即达到了优异的消光效果，同时还具有良好的耐磨损性、耐折牢度和抗粘连性。

普通的聚氨酯并不具备抗菌的作用，可以通过引入特殊功能基团达到多重作用，如季铵盐。CN112831266A公开了一种抗菌防霉聚氨酯漆膜及其制备方法，该方法将N-烷基二醇胺季铵化得到的双羟基季铵盐引入到聚氨酯分子链上，所得的聚氨酯具有良好抗菌性。CN113444222A也公开了一种抗菌聚氨酯的制备方法，该方法采用含有季铵-呋喃或季铵-马来酸酐结构的二元醇或二元胺作为聚氨酯制备的扩链剂，不仅引入了季铵基团，还能增强材料的抗蠕变性能。这些现有技术虽然赋予了聚氨酯一定的抗菌效果，但引入的季铵盐为单季铵盐，抗菌效果还有很大的提升空间。另外，这些抗菌体系主要是基于溶剂型聚氨酯制备的，既不符合环保要求，又会不可避免地带入生物毒性。

中国发明专利CN103420868A公开了一种以双季铵盐二胺或二醇单体作为扩链剂制备抗菌水性聚氨酯乳液的方法，该方法是先将多元醇和二异氰酸酯共聚，再引入双季铵盐和亲水扩链剂，然后加入碱性物质进行中和，最终制得乳液。但该方法所用的双季铵盐单体中含有仲胺的结构，在聚合过程中不利于聚氨酯分子链的增长，所得乳液成膜后不具备自消光性能。而且双季铵盐单体是在多元醇和二异氰酸酯共聚后加入，此时体系粘度较大，双季铵盐单体存在聚合不均匀的现象，在使用中可能出现局部抗菌性差的问题。另外，该双季铵盐单体不具有亲水性，需另加一种亲水扩链剂来为分子链提供自乳化性能，增加了制备工艺的复杂性。

发明内容

有鉴于此，本发明的首要目的是提供一种含双季铵盐二醇的单体，该单体不仅具有良好的抗菌性和反应可控性，还能增强聚氨酯分子链的刚性。

本发明的次要目的是提供一种上述含双季铵盐二醇单体的制备方法。

本发明的再一目的应用含双季铵盐二醇的单体制备一种具有抗菌自消光功能的水性聚氨酯涂料的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种含双季铵盐二醇，其特征在于，其结构通式为：

其中，R₁为碳原子数1～10的烷基；X为氯原子或者溴原子；m为0～5的整数,n为0-20的整数，k为1-20的整数；R₂为氢原子、甲基、磺酸基或苄基。