[发明专利]一种抗菌聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种抗菌聚氨酯涂料。所述涂料包括如下重量份数的组成：改性蓖麻油树脂10‑15份、聚醚多元醇30‑45份、对苯二异氰酸酯7‑18份、滑石粉6‑13份、碳酸钙5‑15份、载银碳酸钙3‑8份、潜固化剂0.5‑3份、聚二甲基硅氧烷0.1‑0.5份、分散剂1‑3份；所述改性蓖麻油树脂由己二酸、季戊四醇、蓖麻油树脂和[DHmim][NTF₂]按质量比1∶1∶10∶2‑5组成的低共熔体。本发明采用有机、无机抗菌剂复合，进一步提升了涂料的抗菌效率和抗菌广度；通过[DHmim][NTF₂]对蓖麻油改性形成的低共熔体大幅降低了蓖麻油的粘度，避免了低分子溶剂的使用，更为环保；添加的[DHmim][NTF₂]作为一种有机抗菌剂能够聚合到聚氨酯链段结构中，且形成的支链制造了大的空隙，提升了涂料薄膜的力学性能。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种抗菌聚氨酯涂料及其制备方法

背景技术

与其他涂料相比，聚氨酯涂料具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和较强的附着力，聚氨酯涂料涂膜固化后无毒，既耐高温也耐低温，有较宽的温度变化范围，并且由于聚氨酯的易设计性，通过调整聚氨酯的配方和结构。聚氨酯涂料可被用于各种基材表面和不同的环境当中，例如木器涂料、飞机、轮船外壁涂料和涂装机床、仪器仪表等。随着聚氨酯涂料的广泛使用，其面临环境中的危害越来越被人们所关注，其中涂层表面微生物的生长是一个较为严重的问题。细菌等微生物通过附着在聚氨酯涂层表面，损害涂层的完整性，造成涂层防护能力的下降，危害材料自身的性能，造成了不必要的损失和浪费。此外，聚氨酯由于其良好的生物相容性被广泛使用于医用器械和医疗用品上细菌的存在和繁殖会对人体造成不可逆转的伤害。因此,有必要采取有效的手段抵御细菌的侵害。

目前的研究主要是通过物理和化学改性的方法使聚氨酯中含有抗菌成分或抗菌基团。Nguyen等先合成聚氨酯预聚物；然后将Fe₃O₄-Ag纳米颗粒与聚氨酯混合形成聚氨酯抗菌涂料，对该涂料进行抗菌测试发现其对大肠杆菌菌株有很好的抑制效果。此外，通过CuSO₄、Zn-Ag、TiO₂-Au等进行物理改性也可以得到聚氨酯抗菌涂料。Zhao等将盐酸滴入1,6-己二胺中制得1,6-己二胺二盐酸盐，将其与双氰胺和1-丁醇反应制得DMG(含有胍基的二羟甲基丙酰胺)，引入含氟聚瞇多元醇作为软链段制成含氟聚氨酯，抗菌测试发现随着薄膜中DMG含量的增加抗菌效果越来越好，且经过化学改性的聚氨酯涂料具有很好的抗菌性和稳定性。然而，现有抗菌剂存在着迁移与流失的问题，对环境和人体健康也会造成潜在性危害，抗菌剂的迁移也造成涂层中形成孔洞，影响了涂层使用的力学性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种抗菌聚氨酯涂料，所述涂料包括如下重量份数的组成：改性蓖麻油树脂10-15份、聚醚多元醇30-45份、对苯二异氰酸酯7-18份、滑石粉6-13份、碳酸钙5-15份、载银碳酸钙3-8份、潜固化剂0.5-3份、聚二甲基硅氧烷0.1-0.5份、分散剂1-3份；

所述改性蓖麻油树脂由己二酸、季戊四醇、蓖麻油树脂和[DHmim][NTF₂]按质量比1∶1∶10∶2-5组成的低共熔体；该低共熔体可显著降低蓖麻油的粘度，加工时具有较好的润湿效果，不需要额外添加小分子润湿剂，从而降低了小分子VOC的含量。

所述[DHmim][NTF₂]的结构为：

该结构是一种低温有机熔盐，属于室温离子液体，结构中的两个羟基能够与蓖麻油树脂分子中的羟基相互作用，形成低共熔体，可大幅降低其与混合物的熔点，进一步降低粘度；同时该结构的咪唑官能团还具有一定的抗菌活性，是典型的有机抗菌剂，结构中的两个羟基通过与异氰酸酯反应嵌入到聚氨酯链段结构中，形成支链，长期使用不易迁移，同时支链结构结合双三氟甲磺酰亚胺阴离子共同作用增大了聚氨酯链段间的空隙，增加的聚氨酯链段的活动范围，进而提升了涂料薄膜的力学性能。