一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料及其制备方法，该耐光抗菌型水性聚氨酯涂料包括以下原料：耐光抗菌复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂和中和剂，所述耐光抗菌复合物为氧化石墨烯‑环糊精‑抗菌剂复合物，由包裹抗菌剂的环糊精修饰氧化石墨烯而得。本发明专利技术采用环糊精分子修饰氧化石墨烯，同时环糊精分子的内腔中包合抗菌剂，得到氧化石墨烯‑环糊精‑抗菌剂耐光抗菌复合物，将该耐光抗菌复合物添加到水性聚氨酯涂料中，使得水性聚氨酯涂料具有优异的耐紫外光性能、耐高温性能、耐老化性、耐酸碱性和抗菌性等。

Light resistant antibacterial waterborne polyurethane coating and preparation method thereof

The invention relates to a light-resistant and antibacterial waterborne polyurethane coating and a preparation method thereof. The light-resistant and antibacterial waterborne polyurethane coating comprises the following raw materials: light-resistant and antibacterial compound, oligomer polyol, polyisocyanate, catalyst, chain extender, crosslinking agent and neutralizer. The light-resistant and antibacterial compound is graphene oxide. The cyclodextrin-antimicrobial compound is prepared by modifying graphene oxide with cyclodextrin encapsulating the antimicrobial. The invention adopts cyclodextrin molecule to modify graphene oxide, and cyclodextrin molecule is encapsulated in the inner cavity of cyclodextrin molecule with antibacterial agent to obtain graphene oxide cyclodextrin antibacterial agent light-resistant and antibacterial compound. The light-resistant and antibacterial compound is added to the waterborne polyurethane coating to make the waterborne polyurethane coating have excellent ultraviolet-resistant properties. High temperature resistance, aging resistance, acid and alkaline resistance and antibacterial properties.

【技术实现步骤摘要】
一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯涂料领域，具体涉及一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯涂料作为一种常见的高分子材料，具有高弹性、良好的挠曲性、较高的弹性模量以及优良的耐磨性能，并具有良好的耐候、耐油、耐脂和耐许多种溶剂等优良的性能，此外，水性聚氨酯产品形态多样、成型工艺方便，因而被广泛应用于皮革涂饰、防治印染、造纸业、建筑涂料以及胶粘剂等领域。但水性聚氨酯涂料产品强度不高，耐热、耐水、抗静电、抗菌、阻燃等性能差，而且，由于使用的领域常接触太阳光，而太阳光线中含有大量对有色物质有害的紫外光，这些紫外光通过化学上的氧化还原作用，会使涂料的颜色发生变化。为了提高水性聚氨酯涂料的耐紫外光性能，常采用加入紫外线吸收剂和抗氧化剂的方式，但传统的合成抗氧化剂比如叔丁基羟基茴香醚、过氧化氢叔丁基和叔丁基对苯二酚等具有较大的毒副作用和致癌性。石墨烯是一种新兴材料，被誉为新材料之王。如果将石墨烯加入某些材料里，能够大大改善材料的柔韧性、硬度、耐腐蚀性等理化性质。氧化石墨烯是石墨烯的一种重要的衍生物，具有很高的比表面积以及丰富的含氧官能团。石墨烯经氧化改性后既保留了石墨烯原有性质，还附带改性基团的反应活性，因此氧化石墨烯对材料的改性成为一个重点研究的方向，氧化石墨烯复合材料具有广泛的应用前景。石墨烯对材料的功能化改性尤其在涂料领域，成为石墨烯应用的重要研究领域。如纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料；将氧化石墨烯应用于涂料中制备复合涂料，极大地提高了涂料的粘接性、抗冲击等力学性能，还提高了涂料耐紫外线、耐化学腐蚀的性能，延长了涂料的使用寿命。但石墨烯材料在水中的分散性较差，使其在涂料中的应用受到一定程度的限制。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料及其制备方法，该水性聚氨酯涂料具有良好的耐光、耐热、耐酸碱和抗菌性能。本专利技术解决其技术问题的技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，包括以下原料：耐光抗菌复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂和中和剂，所述所述耐光抗菌复合物为氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物，由包裹抗菌剂的环糊精修饰氧化石墨烯而得；所述氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂、中和剂的重量比为氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物：低聚物多元醇：多异氰酸酯：催化剂：扩链剂：交联剂：中和剂＝0.02-0.08：25-50：14-19：0.01-0.06：2-6：1-3：1-4。本专利技术通过在水性聚氨酯涂料中添加耐光抗菌复合物，提高了水性聚氨酯涂料的耐紫外光性能、耐高温性能、耐老化性、耐酸碱性和抗菌性等。本专利技术的耐光抗菌复合物是采用环糊精包裹的抗菌剂修饰氧化石墨烯而得到的，一方面，环糊精修饰后的氧化石墨烯提高了氧化石墨烯在聚氨酯涂料中的稳定性和分散性，增强了氧化石墨烯与聚氨酯基体间的界面结合力；另一方面，抗菌剂包裹于环糊精的纳米内腔中，延长了抗菌剂的释放时间，减缓了抗菌剂的挥发速度，是一种具有缓释特性的长效耐光抗菌复合物。进一步的，所述环糊精采用α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或多种。环糊精是由6-12个D-吡喃葡萄糖分子单元通过1，4-糖苷键连接而成的环状聚合体，具有外缘亲水而内腔疏水的空腔结构，可通过范德华力、疏水相互作用、主客体之间的匹配作用等把许多有机分子、无机离子等包合其中，形成包合物和分子组装体系。所述抗菌剂为天然精油，所述天然精油选自茶树精油、肉桂精油、香茅精油、广藿香精油、洋甘菊精油、胡荽精油、丁香精油、百里香精油、迭迭香精油中的一种或多种。本专利技术采用从植物中提取出来的天然精油作为抗菌剂，安全性高，无毒环保。天然精油易挥发，因此本专利技术将其包裹于环糊精的纳米内腔中，降低了精油的挥发性，延长了精油的释放时间，使其抑菌效果长效持久。本专利技术所述低聚物多元醇选自分子量在1000-4000之间的聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇中的一种或多种。本专利技术所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。本专利技术所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。本专利技术所述扩链剂选自乙二胺、二羟甲基丁酸、己二酸二肼、水合肼中的一种或多种。本专利技术所述交联剂选自三羟甲基丙烷或三羟甲基乙烷。本专利技术所述中和剂选自三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或多种。本专利技术另一方面提供了一种如上所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料的制备方法，该制备方法的步骤如下：S1：氧化石墨烯的功能化，将氧化石墨烯分散于干燥的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，在惰性气体保护下，加入多异氰酸酯，再滴加催化剂，于40-90℃反应1-5h，洗涤、干燥，得到功能化的氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯与N，N-二甲基甲酰胺的重量比为1：60-100；氧化石墨烯与多异氰酸酯的重量比为1：12-18；催化剂与多异氰酸酯的重量比为1：40-80；S2：制备环糊精-抗菌剂包合物，在分散剂水溶液中加入环糊精，分散至均匀，再加入抗菌剂溶液，分散至均匀、抽滤、洗涤、干燥，制得环糊精-抗菌剂包合物；其中，所述分散剂为聚羧酸盐类、月桂醇聚氧乙烯基醚硫酸钠、烷基萘甲醛缩合物磺酸盐、十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述分散剂水溶液中，分散剂的浓度为2-5wt％；分散剂、抗菌剂和环糊精的重量比为0.1-0.4：1-1.5：1-10；所述抗菌剂溶液为抗菌剂和乙醇的混合液，抗菌剂和乙醇的重量比为1：1-1.5；S3：制备氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物，将步骤S1所得的功能化的氧化石墨烯与步骤S2所得的环糊精-抗菌剂包合物混合后溶解于DMF中，补加催化剂，于40-90℃反应1-5h，抽滤、洗涤、真空干燥，得到氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物，研磨备用；其中，所述功能化的氧化石墨烯与环糊精-抗菌剂包合物的重量比为1：12-18；所述环糊精-抗菌剂包合物与DMF的重量比为1：2-10；补加催化剂与环糊精-抗菌剂包合物的重量比为1：20-90；S4：制备耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，将步骤S3所得的氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物加入低聚物多元醇中，在惰性气体保护下，于70-80℃下加入多异氰酸酯和催化剂，当NCO基团的含量达到预定含量时，加入扩链剂，继续反应1-2h，降温至60℃，加入交联剂，反应1-2h，加入中和剂中和成盐，再加水分散调节pH至7，降温，制得耐光抗菌型水性聚氨酯涂料；其中，各组分的重量比如下：氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物：低聚物多元醇：多异氰酸酯：催化剂：扩链剂：交联剂：中和剂＝0.02-0.08：25-50：14-19：0.01-0.06：2-6：1-3：1-4。进一步的，所述预定含量为6.4％。当NCO基团的含量达到6.4％时，说明反应接近完成，此时可以结束反应。本专利技术的专利技术构思在于，环糊精分子为表面具有大量活性羟基的空腔结构，因此其内腔可容纳小分子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下原料：耐光抗菌复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂和中和剂，所述耐光抗菌复合物为氧化石墨烯‑环糊精‑抗菌剂复合物，由包裹抗菌剂的环糊精修饰氧化石墨烯而得。

【技术特征摘要】
1.一种耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下原料：耐光抗菌复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂和中和剂，所述耐光抗菌复合物为氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物，由包裹抗菌剂的环糊精修饰氧化石墨烯而得。2.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯-环糊精-抗菌剂复合物、低聚物多元醇、多异氰酸酯、催化剂、扩链剂、交联剂、中和剂的重量比为0.02-0.08：25-50：14-19：0.01-0.06：2-6：1-3：1-4。3.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述抗菌剂为天然精油，所述天然精油选自茶树精油、肉桂精油、香茅精油、广藿香精油、洋甘菊精油、胡荽精油、丁香精油、百里香精油、迭迭香精油中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述低聚物多元醇选自分子量在1000-4000之间的聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。7.根据权利要求1所述的耐光抗菌型水性聚氨酯涂料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：林同福，弭明新，卢志军，
申请(专利权)人：唐山德生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13