【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，具体涉及一种多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、聚氨酯是由软段(长链多元醇)和硬段(二异氰酸酯及扩链剂)嵌段共聚合成的聚合物。由于良好的延伸性和抗挠曲性、强度高、耐磨损、易于加工等优点，聚氨酯在医疗领域得到广泛应用。泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是多孔性，因而相对密度小、透气性高、抗疲劳性能优良(譬如公开专利cn 115584118 a、cn 115703874 a、cn 115505247 a、cn 114479224 a、cn 116333259 a)。此外，根据所用原料的不同和配方的变化可制成软质、硬质和半硬质发泡材料，广泛应用于造纸，建筑、包装、汽车工业等领域中。然而，聚氨酯泡沫材料一般不具有抗菌性能和生物安全性，这使其应用范围受到极大限制。
2、为了提高聚氨酯泡沫材料的抗菌性能，所使用的抗菌剂一般包括有机类抗菌剂和无机类抗菌剂。其中，有机类抗菌剂主要包括双胍类、复合季铵盐类、异噻唑啉酮类、氯己定类等(譬如公开专利cn 112337192 a公开一种含有发泡涂层的高效过滤材料及其制备方法与应用；公开专利cn 115216135 a利用抗菌剂浸渍处理，制备防水透湿抗菌胸围棉纤维发泡材料；公开专利cn 108355162 b以异氰酸酯封端亲水性预聚体、表面活性剂、阳离子聚合物抗菌剂与水混合而制备功能性发泡混合物)。无机抗菌剂主要包括银系、锌系、铜系等(譬如公开专利cn 114470298 a以纳米银为抗菌剂制备了具有抗菌性能的抗菌纳米
3、因此，如何实现抗菌和生物安全的有效平衡、增强对病原微生物的选择性杀灭，如何抑制固型材料中抗菌剂向环境中的溶出与扩散，是亟待解决的关键技术难题。譬如，公开专利cn106929945a以壳聚糖、醋酸锌和尿素为原料，热分解发泡剂为致孔剂制备较多孔隙的壳聚糖发泡纤维，这种纤维具有高的比表面积、强的抗菌性、优异的吸水性和透气性能，可作为医用材料。其次，公开专利cn 107177004 b在醋酸纤维素上接枝溴代烷基抗菌基团，得到化学稳定性好、抗菌效率高的非溶出型抗菌醋酸纤维素。还有公开专利cn102784623a以活性炭为载体，通过季铵盐硅氧烷单体化合物在其表面的现场聚合来制备对环境无害的非溶出型抗菌聚季铵盐改性活性炭。公开专利cn103526319a采用带有反应活性基团的抗菌剂，将该类抗菌剂添加到纺丝液中，与纤维素纤维大分子侧链上的羟基，形成共价键结合；通过湿法纺丝法，制备出具有抗菌性能的纤维素纤维。公开专利cn115652630a采用氯乙酸对β-环糊精进行改性，然后将抗菌剂分散到纤维素纤维水溶液中，使其通过氢键作用负载在纤维素纤维上，最后采用层层自组装技术组合抗菌剂与羧基化β-环糊精，离心后得到抗菌除臭功能纤维乳液。公开专利cn111893642a采用四烷基哌啶醇类单体接枝亲水性聚丙烯酸型聚合物，再与疏水性聚氨酯共混，静电纺丝、氯化得到的具有一定亲/疏聚合物互穿网络结构的一种卤胺类聚合物抗菌抗病毒纳米纤维膜。已有研究表明，胺基型超支化聚合物具有大量功能基团，便于功能化设计与修饰(nanomaterials,2021,11(5):1119)；混合离子聚合物能能够有效提高材料的生物安全性(nat.nanotechnol.,2020,15(4):331-341)；聚季铵盐不易溶出且具有良好的耐久性和低毒性(j.am.chem.soc.,2021,143(8):3219-3230)。综述所述，现有技术难以满足成本低廉、操作简便、性能优异且效果持久的生物医用材料且具有良好的抗菌性能、生物安全性与可成型加工性的需求。鉴于此，有必要对此技术进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，以提高抗菌性能以及生物安全性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
3、一种多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，由组分a、组分b以及组分c三种组分构成，其中组分a含有多元醇聚合物，组分b为多异氰酸酯类化合物，组分c为功能型多胺基类化合物，且组分a、组分b以及组分c三种组分的比例对应为95～105份、100～120份、10～30份。
4、上述技术方案中，所述组分a以重量份数计由多元醇聚合物30～80份，催化剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1～3份，其他功能添加剂2～10份组成；优选多元醇聚合物40～60份，催化剂1～1.5份，泡沫稳定剂1～1.5份，水2～2.5份，其他功能添加剂5～7份；
5、所述多元醇聚合物选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、聚硅氧烷多元醇、端羟基超支化聚酰胺酯、或其衍生物中的至少一种，优选自聚己内酯、聚丙二醇、聚乙二醇、聚己二酸丁二醇、聚己二酸丙二醇、聚己二酸乙二醇、聚丁二酸丙二醇、聚丁二酸乙二醇、聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇、聚三亚甲基醚二醇、端羟基丁苯多元醇、端羟基丁二烯多元醇、聚法呢烯多元醇、聚硅氧烷多元醇、聚脲聚醚多元醇、含氮系芳烃聚合物接枝聚醚多元醇、低不饱和度聚醚多元醇、氢化聚丁二烯二醇、高氧化乙烯含量的聚醚多元醇、具有催化活性的聚醚多元醇、端氨基聚醚多元醇、芳烃二羧酸改性己二酸系聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚ε-己内酯多元醇、芳烃系聚酯多元、具有活性氢的化合物、蓖麻油系多元醇、植物油系列多元醇、或其衍生物中的至少一种；
6、所述多元醇聚合物的数均分子量为300～5000，多元醇聚合物的数均分子量优选为800～1500；
7、所述催化剂选自n,n-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、n,n,n',n'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、n,n-二甲基苄胺、n-乙基吗啉、n-甲基吗啉、n,n’-二乙基哌嗪、三乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、吡啶、n,n’-二甲基吡啶、二丁基锡二月桂酸酯中的至少一种，优选自双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、二月桂酸二丁基锡、有机铋、三嗪类三聚催化剂、辛酸亚锡、醋酸钾、辛酸钾中的至少一种；
8、所述泡沫稳定剂选自耐水解型有机硅/聚氧化烯烃醚嵌段齐聚物中的至少一种，数均分子量为500～4000，优选为1000～2000；
9、所述其他功能添加剂选自抗氧化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，由组分A、组分B以及组分C三种组分构成，其中组分A含有多元醇聚合物，组分B为多异氰酸酯类化合物，组分C为功能型多胺基类化合物，组分A、组分B、组分C三种组分的比例对应为95～105份、100～120份、10～30份。
2.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分A以重量份数计由多元醇聚合物30～80份，催化剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1～3份，其他功能添加剂2～10份组成；优选多元醇聚合物40～60份，催化剂1～1.5份，泡沫稳定剂1～1.5份，水2～2.5份，其他功能添加剂5～7份；
3.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分B中的多异氰酸酯类化合物选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、降冰片烯二
4.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分C的功能型多胺基类化合物选自超支化/树枝状聚酰胺胺、超支化聚乙烯亚胺、超支化聚氨基酸、超支化聚类肽、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的任意一种，或其衍生物中的至少一种；优选自改性超支化/树枝状聚酰胺胺、改性超支化聚乙烯亚胺、改性超支化聚氨基酸、改性超支化聚类肽中的至少一种。
5.如权利要求4所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分C的功能型多胺基类化合物的结构式如下：
6.如权利要求5所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述R0为功能型多胺基类化合物的基本骨架结构，且R0的结构选自以下结构中的任意一种：
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S1中的功能型多胺基类化合物的制备过程包括：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述S1中的功能型多胺基类化合物中：在含有R1基团的化合物、含有R2基团的化合物、含有R3基团的化合物、含有或通过化学反应后得到R4基团的化合物组分中，R1的摩尔含量为30～50％，R2的摩尔含量为20～50％，R3的摩尔含量为20～50％，R4的摩尔含量为10～50％；优选R1的摩尔含量为35～40％，R2的摩尔含量为30～40％，R3的摩尔含量为30～40％，R4的摩尔含量为20～35％。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料的应用，其特征在于，该聚氨酯发泡材料用于医疗卫生、家庭卫生、建筑耗材、服饰家装领域。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，由组分a、组分b以及组分c三种组分构成，其中组分a含有多元醇聚合物，组分b为多异氰酸酯类化合物，组分c为功能型多胺基类化合物，组分a、组分b、组分c三种组分的比例对应为95～105份、100～120份、10～30份。
2.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分a以重量份数计由多元醇聚合物30～80份，催化剂0.5～2份，泡沫稳定剂0.5～2份，水1～3份，其他功能添加剂2～10份组成；优选多元醇聚合物40～60份，催化剂1～1.5份，泡沫稳定剂1～1.5份，水2～2.5份，其他功能添加剂5～7份；
3.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分b中的多异氰酸酯类化合物选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、戊亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯二聚体中的至少一种，优选自戊亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的多功能高效安全抗菌聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述组分c的功能型多胺基类化合物选自超支化/树枝状聚酰胺胺、超支化聚乙烯亚胺、超支化聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛云云，朱宝库，钱佳成，王建宇，朱利平，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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