一种阻燃和抗菌水性聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃和抗菌水性聚氨酯及其制备方法。由改性水性聚氨酯、植酸和醋酸铜制备而成；方法是将对氨基酚、2，4

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃和抗菌水性聚氨酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯及其制备方法，尤其涉及一种阻燃和抗菌水性聚氨酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯(WPU)是一种以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯，具有环保、耐化学、耐磨等优点，广泛应用于涂料、粘合剂和处理剂等领域。但是，传统的WPU是易燃的，限制了其应用，因此WPU的阻燃改性是目前研究的主要方向之一。目前，对WPU进行阻燃改性的方法主要包括引入添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。尽管这些阻燃剂提高了WPU的阻燃性能，但是其成炭效率仍然不高，且燃烧过程的熔融滴落没能得到有效抑制。另一方面，WPU在应用过程中容易滋生细菌，不仅破坏其原有性质和品质，还会给人体健康带来隐患。因此，同时提高WPU的阻燃性能和抗菌性能是一个目前值得关注的难题。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种阻燃和抗菌水性聚氨酯及其制备方法。本专利技术的制备方法简便，所得聚氨酯具有优异的阻燃性能和抗菌性能，在缆绳表面处理、织物整理剂等领域有广阔的应用前景。
[0004]为达到上述目的，本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0005]一、一种阻燃和抗菌水性聚氨酯：
[0006]主要由改性水性聚氨酯、植酸和醋酸铜制备而成，具体是由改性水性聚氨酯、植酸和醋酸铜通过配位键相互作用结合形成，化学结构式如下：
[0007][0008]改性水性聚氨酯由二异氰酸酯、多元醇、芳香席夫碱单体、扩链剂和亲水扩链剂聚合而成，化学结构式如下所示：
[0009][0010]植酸与醋酸铜的总质量与改性水性聚氨酯固体组分质量比为1
‑
4：100，植酸与醋
酸铜的摩尔比为1：2。
[0011]芳香席夫碱单体的质量占改性水性聚氨酯固体质量1
‑
10wt％，化学结构式如下所示：
[0012][0013]所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
[0014]所述多元醇为聚丙二醇、聚乙二醇、聚己二酸丁二醇酯中的至少一种。
[0015]所述扩链剂为1，4
‑
丁二醇、乙二醇、1，5
‑
戊二醇中的至少一种。
[0016]所述亲水扩链剂为2，2
‑
二羟甲基丙酸、2，2
‑
二羟甲基丁酸中的至少一种。
[0017]二、一种阻燃和抗菌水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1)无水乙醇为溶剂，冰醋酸为催化剂，将对氨基酚、2，4
‑
二羟基苯甲醛、冰醋酸和无水乙醇在60
‑
70℃下搅拌反应3
‑
5h，冷却至常温，真空过滤，用乙醇洗涤至滤液无色，真空干燥，得到芳香席夫碱单体；
[0019]步骤2)氮气氛围下，将二异氰酸酯、多元醇、亲水扩链剂和催化剂在70
‑
85℃下搅拌反应1
‑
3h，加入步骤1)中得到的芳香席夫碱单体和扩链剂并升温至80
‑
95℃，加入丙酮，继续反应3
‑
7h得到预聚体；
[0020]步骤3)将步骤2)得到的预聚体降温至45
‑
50℃，加入中和剂中和20
‑
30min，倒入去离子水，500
‑
800r/min的速度搅拌20
‑
30min，旋蒸去除丙酮，得到改性水性聚氨酯；
[0021]步骤4)在持续搅拌下，将醋酸铜溶液逐滴滴加至植酸溶液中，得到0.016
‑
0.032mol/L的植酸铜溶液；
[0022]步骤5)在持续搅拌下，将步骤4)中得到的植酸铜溶液逐滴滴加至步骤3)中得到的改性水性聚氨酯中，得到所述的阻燃和抗菌水性聚氨酯。
[0023]所述步骤(1)中所述的对氨基酚、2，4
‑
二羟基苯甲醛的摩尔比为1
‑
1.05∶1。
[0024]所述步骤(2)和步骤(3)中所述的二异氰酸酯、多元醇、亲水扩链剂、芳香席夫碱单体、催化剂、扩链剂以及中和剂的重量比为：13
‑
20：12
‑
72：2.4
‑
3.5：5.5
‑
6.0：0.026
‑
0.1：1.2
‑
2.7：2.1
‑
3.5。
[0025]所述步骤(2)中多元醇的分子量为1000
‑
4000g/mol。
[0026]所述丙酮的用量为二异氰酸酯、多元醇、亲水扩链剂和催化剂质量总和的15
‑
30wt％。
[0027]所述步骤(5)中植酸铜溶液与改性水性聚氨酯的体积比为0.25
‑
1：1。
[0028]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种。
[0029]所述中和剂为三乙胺、三乙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺中的一种。
[0030]所述二异氰酸酯的异氰酸酯基(
‑
NCO)与多元醇、亲水扩链剂、含磷氮阻燃和抗菌功能单体和扩链剂中的总羟基(
‑
OH)的摩尔比为1.0
‑
1.6：1。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术制备方法简便，所得聚氨酯的分子主链中含有芳香席夫碱结构，席夫碱与铜离子、植酸通过配位键形成物理交联结构，席夫碱结构在高温下具有自交联效应，植酸具
有较高的磷含量，铜离子可以在高温下催化成炭，这些作用的协同使得聚氨酯具有优异的阻燃性能和抗熔滴效果。而且，此物理交联结构能有效避免阻燃剂从基体析出。
[0033]另一方面，植酸、铜离子和席夫碱结构具有抗菌能力，它们在分子上的结合使得其具有优异的协同抗菌效果，因此在缆绳表面处理、织物整理剂等领域有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0035]本专利技术的实施例与对比例如下：
[0036]实施例与对比例中2,4
‑
二羟基苯甲醛(98％)、聚丙二醇2000、2，2
‑
二羟甲基丙酸(98％)、二月桂酸二丁基锡(95％)、1,4
‑
丁二醇(99.5％)、三乙胺(99％)、50％植酸水溶液、一水合醋酸铜(99％)、对氨基苯酚(98％)、异佛尔酮二异氰酸酯(99％)、无水乙醇、冰醋酸为市购材料。
[0037]阻燃性能测试方法：极限氧指数(LOI)按照标准ASTM D2863测试，UL
‑
94垂直燃烧按照标准ASTM D3801测试。
[0038]抗菌测试方法：按照标准ASTM E2149测试样品对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌效果，使用平板计数法对测试样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃和抗菌水性聚氨酯，其特征在于：主要由改性水性聚氨酯、植酸和醋酸铜制备而成。2.根据权利要求1所述的一种阻燃和抗菌水性聚氨酯，其特征在于：所述的改性水性聚氨酯、植酸和醋酸铜通过配位键相互作用结合形成阻燃和抗菌水性聚氨酯，所述阻燃和抗菌水性聚氨酯的化学结构式如下：3.根据权利要求1所述的一种阻燃和抗菌水性聚氨酯，其特征在于：植酸与醋酸铜的总质量与改性水性聚氨酯固体组分质量比为1
‑
4：100，植酸与醋酸铜的摩尔比为1：2。4.根据权利要求1所述的一种阻燃和抗菌水性聚氨酯，其特征在于：所述的改性水性聚氨酯主要由二异氰酸酯、多元醇、芳香席夫碱单体、扩链剂和亲水扩链剂聚合而成，化学结构式如下：所述的改性水性聚氨酯中，芳香席夫碱单体的质量占改性水性聚氨酯质量的1
‑
10wt％，化学结构式如下：5.一种应用于权利要求1
‑
4任一所述阻燃和抗菌水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，方法包括以下步骤：步骤1)以无水乙醇为溶剂，以冰醋酸为催化剂，将对氨基酚、2，4
‑
二羟基苯甲醛在一定温度下混合反应，冷却至常温，真空过滤，用乙醇洗涤至滤液无色，真空干燥，得到芳香席夫碱单体；步骤2)氮气氛围下，将二异氰酸酯、多元醇、亲水扩链剂和催化剂在一定温度下混合反应，再加入步骤1)中得到的芳香席夫碱单体和扩链剂升温继续反应得到预聚体；步骤3)将步骤2)得到的预聚体降温中和，加入去离子水搅拌，旋蒸去除丙酮，得到改性水性聚氨酯；步骤4)配置植酸铜溶液；步骤5)在持续搅拌下，将步骤4)中得到的植酸铜溶液逐滴滴加至步骤3)中得到的改性
水性聚氨酯中，得到所述的阻燃和抗菌水性聚氨酯。6.根据权利要求5所述的一种阻燃和抗菌水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，对氨基酚、2，4
‑
二羟基苯甲醛的摩尔比为1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先明，周杰，张涛，徐豫松，江长明，高亚辉，
申请(专利权)人：现代纺织技术创新中心鉴湖实验室，
类型：发明
国别省市：