一种耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法与流程

本发明属于聚氨酯，尤其为一种耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯具有很好的弹性，抗震性，亲水性，可以制成泡沫、弹性体、纤维等材料，广泛应用在塑料、纺织品、纤维膜等方面。提高聚氨酯产品的力学强度、耐热、抗菌等性能，有利于拓展其在抗菌纺织品、医疗卫生用品等方面的实际应用。专利cn109881292b广阔一种具有优异抗菌性能的聚氨酯弹性纤维的制备方法，使用特殊结构的支化季铵盐与聚氨酯进行反应，得到聚氨酯材料具有很好的持久抗菌能力，但是该专利没有改善聚氨酯材料的力学强度、耐热等性能。

2、二氮杂萘酮类化合物具有很高的热分解温度和耐热性，将其引入到聚氨酯、环氧树脂等材料中，可以改善材料的耐热等性能。超支化聚合物是一种具有高度支化分子链的三维大分子，末端和分子链含有大量的活性官能团，可以制成功能性材料，广泛应用在纤维、塑料等材料中。本发明利用季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物改善聚氨酯材料的强度、抗菌和耐热等性能。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：提供了一种季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物和耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，解决了聚氨酯材料强度较低，不具有抗菌性能的问题，并且经过水洗浸泡后，仍然保持很好的强度和抗菌性能。

2、为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

3、一种耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤（1）：将二氮杂萘酮丙烯酸酯单体、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)加入到n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌溶解，加入安息香二甲醚，在紫外灯下照射，进行聚合反应，向溶液中加入乙醇稀释，抽滤后再将沉淀物加入到n,n-二甲基甲酰胺中，加入烷基氯，进行季铵化反应，向溶液中加入乙醇稀释，抽滤，乙醇洗涤沉淀物，烘干，制得季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物。

5、二氮杂萘酮丙烯酸酯单体具有如下式（ⅰ）所示的结构式：

6、式（ⅰ）。

7、步骤（2）：将聚氨酯树脂、季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物加入到n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌混匀，注入浇铸体模具中，静置脱泡，进行热固化，脱模，制得耐水洗抗菌聚氨酯材料。

8、进一步的，步骤（1）中，三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)、烷基氯的摩尔量分别是二氮杂萘酮丙烯酸酯单体的摩尔量的65-70%、80-200%。

9、进一步的，步骤（1）中烷基氯的分子式为clcnh2n+1，n为8-12中的任意整数。

10、进一步的，步骤（1）中，紫外灯的功率300-600w，聚合反应的时间为1-3h。

11、进一步的，步骤（2）中季铵化反应的温度为100-140℃，时间为24-72h。

12、进一步的，步骤（2）中季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物的质量是聚氨酯树脂质量的2-12%。

13、进一步的，二氮杂萘酮丙烯酸酯单体的制备方法比例如下步骤：

14、步骤（a）：将n,n'-二甲基乙二胺，以及n,n'-二甲基乙二胺摩尔量的190-220%的2-（环氧乙烷-2-甲基）-4-苯基酞嗪酮加入到四氢呋喃中，升温至50-60℃，反应8-12h，旋转蒸发，硅胶柱层析分离，洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶液，梯度洗脱，制得中间体。

15、步骤（b）：将中间体，中间体摩尔量的220-260%甲基丙烯酸2-异氰酸乙酯，以及二月桂酸二丁基锡加入到甲苯中，升温至60-75℃，反应2-4h，旋转蒸发，硅胶柱层析分离，洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶液，梯度洗脱，制得二氮杂萘酮丙烯酸酯单体。

16、本发明具有如下技术效果：本发明以n,n'-二甲基乙二胺、2-（环氧乙烷-2-甲基）-4-苯基酞嗪酮、甲基丙烯酸2-异氰酸乙酯等作为物，制备含有叔胺基团、氨基甲酸酯基团和两个烯基的二氮杂萘酮丙烯酸酯单体，然后利用其两个烯基与含有三个巯基的三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)进行反应，得到季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物。

17、本发明利用季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物与聚氨酯进行共混浇铸成型，超支化聚合物含有三维支化分子链，与聚氨酯分子链形成物理链缠绕作用，并且超支化聚合物含有氨基甲酸酯基团，因此与聚氨酯之间有相容性很好，对聚氨酯材料具有良好的增韧效果，有利于提高材料的拉伸强度和断裂伸长率。

18、本发明的季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物含有氨基甲酸酯基团，可以与聚氨酯的氨基甲酸酯基团形成氢键作用力，提高了两者之间的界面结合力，经过水洗后超支化聚合物难以从聚氨酯材料基体中迁出，不会影响的聚氨酯材料断裂性能，拉伸强度保持率和断裂伸长率的下降幅度很小，保持率很高。

19、本发明的季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物的主链中含有大量的季铵盐抗菌基团，对大肠杆菌等细菌有很强的杀灭作用，使聚氨酯材料表现出优异的抗菌性能，并且超支化聚合物与聚氨酯材料的界面结合力高，经过水洗后超支化聚合物难以从聚氨酯材料基体中迁出，不会影响的聚氨酯材料的抗菌性能，抗菌保持率高。

20、本发明的季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物含有耐高温的二氮杂萘酮结构，加入到聚氨酯材料中，可以提高其热分解温度，使聚氨酯材料具有更好的耐热性能。

技术特征：

1.一种耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，三羟甲基丙烷三(巯基乙酸)、烷基氯的摩尔量分别是二氮杂萘酮丙烯酸酯单体的摩尔量的65-70%、80-200%。

3.根据权利要求1所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烷基氯的分子式为clcnh2n+1，n为8-12中的任意整数。

4.根据权利要求1所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，紫外灯的功率300-600w，聚合反应的时间为1-3h。

5.根据权利要求1所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中季铵化反应的温度为100-140℃，时间为24-72h。

6.根据权利要求1所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物的质量是聚氨酯树脂质量的2-12%。

7.根据权利要求2所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述二氮杂萘酮丙烯酸酯单体的制备方法比例如下步骤：

8.根据权利要求7所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，甲基丙烯酸2-异氰酸乙酯的摩尔量是中间体摩尔量的220-260%。

9.根据权利要求7所述的耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，反应的温度为60-75℃，时间为2-4h。

技术总结本发明属于聚氨酯技术领域，尤其为一种耐水洗抗菌聚氨酯材料的制备方法，将聚氨酯树脂、季铵盐二氮杂萘酮超支化聚合物混匀、静置脱泡、浇铸、热固化，制得耐水洗抗菌聚氨酯材料。超支化聚合物含有三维支化分子链，与聚氨酯分子链形成物理链缠绕作用，对聚氨酯材料具有良好的增韧效果，有利于提高材料的拉伸强度和断裂伸长率。超支化聚合物含有氨基甲酸酯基团，可以与聚氨酯的氨基甲酸酯基团形成氢键作用力，提高了两者之间的界面结合力，经过水洗后超支化聚合物难以从聚氨酯材料基体中迁出，不会影响的聚氨酯材料断裂性能，并且赋予了聚氨酯材料优异的抗菌性能、耐热性能。技术研发人员：陈俊铃,温剑,杨洪启受保护的技术使用者：福建大方睡眠科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18