一种抗菌防污聚氨酯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及功能性材料技术领域，具体涉及一种抗菌防污聚氨酯材料及其制备方法和应用，包括至少涂覆于聚氨酯材料表面上的防污涂层和设于防污涂层上且与防污涂层形成氢键连接的抗菌层，所述防污涂层的质量占聚氨酯材料总质量的

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌防污聚氨酯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能性材料
，尤其涉及一种抗菌防污聚氨酯材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]聚氨酯材料广泛应用于汽车内饰材料，然而在汽车日常使用过程中，尤其是是在湿热地带，细菌会在汽车内饰聚氨酯材料上大量的滋生和繁殖
。
此外，在汽车实际使用过程中，使用者难免会将日常常见的如牛奶
、
果汁等液体污染物洒在在汽车内饰聚氨酯材料上，且汽车内饰聚氨酯材料也会被固体污染物如烟尘
、
灰尘等污染
。
汽车内饰在受到细菌滋生和污染物污染后，难闻的气味，邋遢肮脏的环境，不但会使得汽车使用者有着难受的架势体验，而且还会危害使用者的生命健康
。
基于此，有必要开发出一种抗菌防污汽车内饰聚氨酯材料
。
[0003]在汽车内饰聚氨酯材料上涂覆超疏水涂层可以赋予其对液体污染物和固体污染物均具有优异的防污性能
。
为了在聚氨酯材料表面构造超疏水涂层，有提高聚氨酯材料表面粗糙度和降低聚氨酯材料表面能这两种策略
。
聚氨酯材料表面粗糙度的提高主要是通过在聚氨酯表面上固定无机颗粒如二氧化硅
、
氧化锌
、
二氧化钛等来完成的
。
聚氨酯低表面能主要是通过涂覆低表面能聚合物如含氟聚合物
、
长链烷烃聚合物
、
硅烷聚合物等来实现的
。
而为了在聚氨酯材料表面构造抗菌涂层，主要是在聚氨酯材料表面涂覆无机
、
有机或天然抗菌试剂
。
无机抗菌试剂主要有纳米银
、
纳米氧化锌
、
二氧化钛
、
氧化亚铜等；有机抗菌试剂主要有季铵盐
、
卤胺
、
胍类试剂等；天然抗菌试剂有壳聚糖
、
壳聚糖衍生物等
。
然而，目前为了使得汽车内饰聚氨酯材料具有抗菌防污性能，抗菌性能的赋予主要是通过将纳米银颗粒固定在聚氨酯材料上完成的，而防污性能的赋予主要是通过将含氟聚合物或硅氧聚合物涂覆在聚氨酯材料上完成的
。
这样的做法既不环保，也在使用过程中会危害人类健康
。
因此，有必要寻找一种方法制备出环境相容性好，安全性高的抗菌防污汽车内饰聚氨酯材料
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种抗菌防污聚氨酯材料及其制备方法和应用，以解决现有聚氨酯材料抗菌防污存在不环保，会危害人类健康的问题
。
[0005]基于上述目的，本专利技术提供了一种抗菌防污聚氨酯材料，包括至少涂覆于聚氨酯材料表面上的防污涂层和设于防污涂层上且与防污涂层形成氢键连接的抗菌层，所述防污涂层的质量占聚氨酯材料总质量的
0.1
％～3％，所述抗菌层的质量占聚氨酯材料总质量的
0.1
％～5％
。
[0006]所述防污层是将环氧大豆油和硬脂酸依次通过浸渍工艺涂覆固化于聚氨酯材料表面形成
。
[0007]所述抗菌层是将涂覆固化防污涂层的聚氨酯材料浸渍于酸性甜菜碱溶液中，经浸渍工艺固化后形成
。
[0008]所述酸性甜菜碱溶液的
pH
值为
1.5
～
2.5。
[0009]所述防污层及抗菌层形成三明治结构
。
[0010]所述防污层及抗菌层的总涂层厚度为1～
200
微米
。
[0011]本专利技术还提供所述抗菌防污聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]步骤一
、
将环氧大豆油和固化剂通过浸渍艺固化于聚氨酯材料表面上；
[0013]步骤二
、
将步骤一处理后的聚氨酯材料浸渍于硬脂酸的醇溶液中，经浸
‑
轧
‑
烘工艺固化于环氧大豆油涂层上；
[0014]步骤三
、
将步骤二处理后的聚氨酯材料浸渍于
pH
值为
1.5
～
2.5
的甜菜碱溶液中，通过浸渍工艺使得甜菜碱以氢键连接在防污处理后聚氨酯材料上，即得抗菌防污聚氨酯材料
。
[0015]所述步骤一中固化剂采用葵二酸，醇溶液为乙醇溶液，步骤一的具体方法为：将聚氨酯材料浸渍在含有
1.0
～
6.0wt
％的环氧大豆油
、0.1
～
1.0wt
％葵二酸的乙醇溶液中，浸渍时间为5～
10min
，于
60℃
下烘焙
30min
，之后在
160℃
下烘焙1～
3min
；步骤二的具体方法为：将处理后的聚氨酯材料浸渍在含有
1.0
～
5.0wt
％的硬脂酸的乙醇溶剂当中，浸渍时间为5～
10min
，
80℃
下烘焙
30min
，经乙醇洗涤
、
干燥，使得聚氨酯材料表面上涂层固化后的环氧大豆油和硬脂酸
。
[0016]所述步骤三的制备方法为：将经过固化环氧大豆油和硬脂酸后的聚氨酯材料浸渍在
1.0
～
9.0wt
％的甜菜碱溶液当中，溶液
pH
控制在
1.5
～
2.5
，
100℃
下加热
60min
，水洗干燥，使得甜菜碱通过氢键共价连接在聚氨酯材料上
。
[0017]本专利技术还提供所述抗菌防污聚氨酯材料在汽车内饰抗菌防污材料中的应用
。
[0018]本专利技术制备的抗菌防污汽车内饰聚氨酯材料，属于纯天然抗菌防污材料
。
首先通过将聚氨酯材料浸渍在环氧大豆油的乙醇溶剂当中，在固化剂葵二酸的作用下，使得环氧大豆油固化在聚氨酯材料表面上
。
之后，将处理后的聚氨酯材料浸渍在硬脂酸的乙醇溶剂当中，通过调节烘焙温度，得硬脂酸中含有的羧基基团与聚氨酯材料表面环氧大豆油中的环氧基团发生反应，从而将硬脂酸负载在处理后的聚氨酯材料上
。
聚氨酯材料表面涂覆固化后的环氧大豆油和硬脂酸涂层使其对液体污染物如果汁
、
牛奶等和固体污染物如烟尘
、
灰尘等具有优异的防污性能
。
在聚氨酯材料负载环氧大豆油后，将其浸渍在甜菜碱溶液当中，通过调节甜菜碱溶液的
pH
，使得甜菜碱以氢键连接在处理后的聚氨酯材料表面上
。
聚氨酯材料表面连接了甜菜碱后，对大肠杆菌
、
金黄色葡萄球菌等均具有优异的抗菌性能
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，包括至少涂覆于聚氨酯材料表面上的防污涂层和设于防污涂层上且与防污涂层形成氢键连接的抗菌层，所述防污涂层的质量占聚氨酯材料总质量的
0.1
％～3％，所述抗菌层的质量占聚氨酯材料总质量的
0.1
％～5％
。2.
根据权利要求1所述抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，所述防污层是将环氧大豆油和硬脂酸依次通过浸渍工艺涂覆固化于聚氨酯材料表面形成
。3.
根据权利要求1所述抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，所述抗菌层是将涂覆固化防污涂层的聚氨酯材料浸渍于酸性甜菜碱溶液中，经浸渍工艺固化后形成
。4.
根据权利要求3所述抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，所述酸性甜菜碱溶液的
pH
值为
1.5
～
2.5。5.
根据权利要求1所述抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料
、
防污层及抗菌层形成三明治结构
。6.
根据权利要求1所述抗菌防污聚氨酯材料，其特征在于，所述防污层及抗菌层的总涂层厚度为
20
～
200
微米
。7.
根据权利要求1‑6任一项所述抗菌防污聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一
、
将环氧大豆油和固化剂通过浸渍艺固化于聚氨酯材料表面上；步骤二
、
将步骤一处理后的聚氨酯材料浸渍于硬脂酸的醇溶液中，经浸
‑
轧
‑
烘工艺固化于环氧大豆油涂层上；步骤三
、
将步骤二处理后的聚氨酯材料浸渍于
pH
值为
1.5
～
2.5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许青波，张俊华，徐珍珍，徐玲，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：