一种混合抗菌聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯技术领域，具体属于一种混合抗菌聚氨酯及其制备方法。
背景技术
聚氨酯(PU)是一种含有重复的氨基甲酸酯(-NHCOO-)链段的高分子材料，也是目前应用最广泛的聚合物之一，应用范围包括涂料、粘合剂、家具、油漆、汽车润滑油添加剂、医药合成材料、食品包装、鞋类、建筑材料、衬垫等。
聚氨酯材料在使用过程中很容易受到细菌的干扰，原因是聚氨酯大分子的聚醚或聚酯段可成为微生物生长的碳源。与此同时，聚氨酯材料中某些添加成分如增塑剂、木质纤维素、稳定剂和着色剂等也容易受微生物攻击，这给聚氨酯材料的使用带来很多问题。随着公众健康意识的增强，在提高聚氨酯的理化性能的同时，提高其抗菌性能的需求也越来越大。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合抗菌聚氨酯及其制备方法，克服了现有技术的不足，通过物理改性，提高了聚氨酯的抗菌性能。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种混合抗菌聚氨酯，由以下重量份的原料制备而成：75-90份多元醇、二异氰酸酯80-90份、催化剂2-2.5份、物理改性剂25-35份、三羟甲基丙烷0.5-1.0份、甲基三乙氧基硅烷4-5.5份。
优选地，所述的多元醇由重量比为20-30:20-25:15-20:25-30的聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯二醇、聚1,4-丁二酸己二酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇混合而成。
优选地，所述的聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000，所述的聚氧化丙烯二醇、聚1,4-丁二酸己二酯二醇的分子量为2000。
优选地，所述的物理改性剂由重量比为15-20:10-15的水杨酸苯酯和六氟铝酸钠组成。
优选地，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选地，所述的物理改性剂由重量比为15-20:3-5:10-15的水杨酸苯酯、硬脂酸锌和六氟铝酸钠组成。
优选地，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。
制备混合抗菌聚氨酯的方法，包括以下步骤：
(1)将多元醇脱水后，加入二异氰酸酯和催化剂，在60-70℃，-0.1Mpa下反应30-40min，得到溶液A；
(2)将物理改性剂加入溶液A中，然后在-0.1Mpa下90-95℃反应3-40min；得到预聚液；
(3)向预聚液中加入三羟甲基丙烷和甲基三乙氧基硅烷，然后升温至100-110℃下继续反应40-50min，得到混合抗菌聚氨酯。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明通过在聚氨酯预聚液中加入物理改性剂使改性后的聚氨酯产生了抗菌能力，且聚氨酯的抗拉伸性能较好。
2、本发明通过使用水杨酸苯酯和六氟铝酸钠进行复配，六氟铝酸钠具有吸潮的能力，使六氟铝酸钠含水量增加，使细菌聚集，而六氟铝酸钠的钠离子可穿透细菌的细胞壁，同时驱动水杨酸苯酯向细菌的细胞壁上移动，在酯基与细胞壁的结合下，使细菌细胞壁被水杨酸苯酯分子包围，阻碍细菌进行生长和物质交换，最终使细菌灭亡，产生了灭菌的效果，进而使聚氨酯产生了抗菌性。
3、本发明还通过使用硬脂酸锌作为物理改性剂，硬脂酸锌为常用的增塑剂，可明显改善塑料制品的塑化性能，而本发明的聚氨酯加入硬脂酸锌后，聚氨酯的抗拉伸性能只出现了小幅的下降，但是抗菌能力达到了99.5％以上。
4、本发明的硬脂酸锌在聚氨酯体系中与活性催化剂二月桂酸二丁基锡产生电子转移作用，使过渡金属锌中的电子在锌离子与锡离子之间进行迁移，电子迁移过程中产生氧化还原作用，在细菌与聚氨酯接触时，进行迁移的部分电子以细菌作为媒介，使细菌加速老化，致使细菌衰亡，使加入的硬脂酸锌在含有二月桂酸二丁基锡的聚氨酯中产生了抗菌能力，且与水杨酸苯酯和六氟铝酸钠的抗菌作用叠加后，使聚氨酯的抗菌性能达到了99.5％以上。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种混合抗菌聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分子量1000的聚氧化丙烯三醇24g、分子量2000的聚氧化丙烯二醇24g、分子量2000聚1,4-丁二酸己二酯二醇18.5g，分子量1000聚四氢呋喃醚二醇25g搅拌混合均匀，然后在-0.1Mpa下加热至80℃真空脱水40min。
(2)将步骤(1)中的溶液降温至70℃，加入甲苯二异氰酸酯83.6g、二月桂酸二丁基锡2.3g搅拌均匀，在-0.1Mpa下反应30min；
(3)向步骤(2)反应结束后的混合液中加入水杨酸苯酯18.6g、六氟铝酸钠11.6g，在-0.1Mpa下90℃反应40min；得到预聚液；
(4)然后，向预聚液中加入三羟甲基丙烷0.9g，甲基三乙氧基硅烷4.3g，在110℃下继续反应40min，得到混合抗菌聚氨酯。
实施例2
一种混合抗菌聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分子量1000的聚氧化丙烯三醇27g、分子量2000的聚氧化丙烯二醇22g、分子量2000聚1,4-丁二酸己二酯二醇16g，分子量1000聚四氢呋喃醚二醇28g搅拌混合均匀，然后在-0.1Mpa下加热至85℃真空脱水50min。
(2)将步骤(1)中的溶液降温至65℃，加入环己基二异氰酸酯86g、二月桂酸二丁基锡2.7g搅拌均匀，在-0.1Mpa下反应40min；
(3)向步骤(2)反应结束后的混合液中加入水杨酸苯酯16g、六氟铝酸钠14g，在-0.1Mpa下95℃反应35min；得到预聚液；
(4)然后，向预聚液中加入三羟甲基丙烷0.7g，甲基三乙氧基硅烷5.5g，在105℃下继续反应45min，得到混合抗菌聚氨酯。
实施例3
一种混合抗菌聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分子量1000的聚氧化丙烯三醇28g、分子量2000的聚氧化丙烯二醇25g、分子量2000聚1,4-丁二酸己二酯二醇15g，分子量1000聚四氢呋喃醚二醇26g搅拌混合均匀，然后在-0.1Mpa下加热至70℃真空脱水45min。
(2)将步骤(1)中的溶液降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯84.8g、二月桂酸二丁基锡2.2g搅拌均匀，在-0.1Mpa下反应35min；
(3)向步骤(2)反应结束后的混合液中加入水杨酸苯酯17g、硬脂酸锌3.6g、六氟铝酸钠11g，在-0.1Mpa下95℃反应40min；得到预聚液；
(4)然后，向预聚液中加入三羟甲基丙烷0.8g，甲基三乙氧基硅烷5g，在110℃下继续反应50min，得到混合抗菌聚氨酯。
对照例1
与实施例1的区别在于，水杨酸苯酯的加入量为0。
对照例2
与实施例1的区别在于，六氟铝酸钠的加入量为0。
对照例3
与实施例3的区别在于，水杨酸苯酯和六氟铝酸钠的加入量为0。
将实施例1-3和对照例1-2中混合抗菌聚氨酯按照GB/T%2031402-2015测试抗菌性能，按照GB/T%201040.1-2018测试拉伸强度结果如下表：
由上表可知，本发明通过使用水杨酸苯酯与六氟铝酸钠进行复配，作为聚氨酯的物理添加剂，使聚氨酯的抗菌性能得到显著的提升，并通过使用增塑剂硬脂酸锌进一步作为添加剂，使聚氨酯的抗菌性能达到了99.5％以上，同时聚氨酯的拉伸强度只出现了较小幅度的下降。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
