一种抗菌交联聚氨酯的制备方法及其使用的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂与流程

本发明涉及一种抗菌交联聚氨酯的制备方法及其使用的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，属于生物医用高分子材料领域。

背景技术：

1、交联聚氨酯具有质量轻、耐磨、高韧性等优异的物理性能，常用于建筑装饰材料中，尤其是在儿童游乐场所的板材中应用较为广泛。儿童游乐场所使用的交联聚氨酯板材不仅要环保，而且需要有一定的抗菌性能。目前大多数交联聚氨酯大都采用金属氧化物、有机小分子以及天然高分子等抗菌剂。但是目前，这些抗菌剂在聚氨酯加工成型过程中出现不相容，以及在后期的使用过程中会析出等问题；也有的采用在交联聚氨酯板材表面涂覆抗菌涂层，但是抗菌涂层在在使用过程中被磨损从而失去抗菌效果。

2、因此，有必要设计一种无卤型抗菌扩链交联剂，有助于抗菌剂在交联聚氨酯中长期存在，而无卤型咪唑盐结构扩链剂，具有较高的抗菌率以及较好的生物相容性，因此为抗菌聚氨酯板材的研发提供新的思路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗菌交联聚氨酯的制备方法及其使用的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，制备方法包括：由聚乙烯基咪唑溴丁烷与氨烷基羧酸通过离子交换而成。

3、优选的技术方案为：所述聚乙烯基咪唑溴丁烷分子量为500-2000；所述氨烷基羧酸为氨基甲酸、氨基乙酸、氨基丙酸、氨基丁酸、氨基戊酸、氨基己酸、氨基庚酸、氨基辛酸、氨基壬酸和氨基葵酸中的至少一种。

4、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种抗菌交联聚氨酯的制备方法，为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：包括下列步骤：

5、步骤1：水性多元醇预聚体的制备：

6、由低聚物多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯在催化剂存在的条件下制得水性多元醇预聚体；

7、步骤2：预交联体系的制备

8、将步骤1制得的水性多元醇预聚体与权利要求1或2制得的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，在搅拌的条件下进行反应，得到预交联体系；

9、步骤3：二次交联成型

10、在一模板中加入步骤2得到的预交联体系，以及其质量5％-10％的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，搅拌均匀后在100-140℃条件下反应1.5-2.5小时，即得抗菌交联聚氨酯。

11、优选的技术方案为：：所述低聚物多元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种，分子量为100-300。

12、优选的技术方案为：：所述低聚物多元醇首先升温至100-140℃，抽真空脱水2-4h。

13、优选的技术方案为：：所述低聚物多元醇在35-45℃条件下，加入异佛尔酮二异氰酸酯，在催化剂二月桂酸二丁基锑存在的条件下，以搅拌速率为400-600r/min进行搅拌，并升温至85-95℃，反应1.5-2.5小时。

14、优选的技术方案为：：异佛尔酮二异氰酸酯与低聚物多元醇的摩尔比为1：1.5-2.5，催化剂二月桂酸二丁基锑为步骤1的反应体系对的质量的1.5-2.5％。

15、优选的技术方案为：：水性多元醇预聚体与无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂的质量比为98-102：1。

16、优选的技术方案为：：步骤2的反应条件为：搅拌速率为500r/min，升温110-130℃，反应5-15分钟。

17、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：

18、1、本发明采用无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂制备交联聚氨酯(聚乙烯基丁基氨烷基羧酸咪唑盐)，与现有技术相比具有以下优点：1.同时具有扩链和铰链两个功能，实现连续化操作。

19、2、本发明的交联聚氨酯中无需额外添加金属抗菌剂就能达到高效的抗菌活性，有效解决生产过程中抗菌剂与聚氨酯之间的相容性的问题；3.无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂制备交联聚氨酯(聚乙烯基丁基氨烷基羧酸咪唑盐)在聚氨酯中添加量少，生产出的聚氨酯不仅具有抗菌高效的功效，而且生物相容性好，因此适合用于建筑装饰材料。

技术特征：

1.一种无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，其特征在于：制备方法包括：由聚乙烯基咪唑溴丁烷与氨烷基羧酸通过离子交换而成。

2.根据权利要求1所述的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，其特征在于：所述聚乙烯基咪唑溴丁烷分子量为500-2000；所述氨烷基羧酸为氨基甲酸、氨基乙酸、氨基丙酸、氨基丁酸、氨基戊酸、氨基己酸、氨基庚酸、氨基辛酸、氨基壬酸和氨基葵酸中的至少一种。

3.一种抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

4.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述低聚物多元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种，分子量为100-300。

5.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述低聚物多元醇首先升温至 100-140℃，抽真空脱水2-4h。

6.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述低聚物多元醇在35-45℃条件下，加入异佛尔酮二异氰酸酯，在催化剂二月桂酸二丁基锑存在的条件下，以搅拌速率为400-600 r/min进行搅拌，并升温至85-95℃，反应1.5-2.5小时。

7.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：异佛尔酮二异氰酸酯与低聚物多元醇的摩尔比为1：1.5-2.5，催化剂二月桂酸二丁基锑为步骤1的反应体系对的质量的1.5-2.5%。

8.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：水性多元醇预聚体与无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂的质量比为98-102：1。

9.根据权利要求3所述的抗菌交联聚氨酯的制备方法，其特征在于：步骤2的反应条件为：搅拌速率为500 r/min，升温110-130℃，反应5-15分钟。

技术总结
一种抗菌交联聚氨酯的制备方法及其使用的无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂，无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂的制备方法包括：由聚乙烯基咪唑溴丁烷与氨烷基羧酸通过离子交换而成。本发明所制备的一种无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂与传统多元胺类扩链剂相比有以下几个优势：1.无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂可根据聚合度决定氨基的官能团的多少，从而可以控制交联聚氨酯的交联密度；2.无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂具有较高的抗菌活性；3.无卤离子型抗菌多胺扩链交联剂不含卤素，具有良好的生物相容性，能应用于生物医用交联聚氨酯材料的制备中。

技术研发人员：周超
受保护的技术使用者：苏州湘园新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16