一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料的制作方法

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料。

背景技术：

1、聚氨酯（pu）是一类性能优异的高分子材料，具有硬度范围宽、力学性能好、耐磨、耐油等优点，广泛应用于食品包装、建筑涂料、胶粘剂等领域。但聚氨酯在使用过程中容易因氧化而色变发黄，在阴暗潮湿的环境下还会受到细菌侵蚀，造成涂料外观发生变化，影响美观，同时影响性能。

2、mxene具有较大的比表面积、易于化学操作和功能化，同时具备装载不同抗菌功能基团的潜力，故而被视为具有高稳定性和长寿命周期的高潜力抗菌剂。

3、zno作为无机抗菌剂因其无毒、稳定、抗菌效果广泛且持久等特点，比同类的抗菌剂更具有优势。同时，zno对紫外线具有很强的吸收和散射能力，可用作抗紫外老化剂。而单纯的zno具有易团聚、难回收等缺点，所以在zno形成的过程中通常需要一定的承载物。植酸具有良好的金属离子络合能力，可以为zn离子提供活性位点。

4、壳聚糖作为一种天然阳离子线性多糖，广泛存在于藻类、真菌的细胞壁以及甲壳类动物的壳中。壳聚糖及其酶促降解产物可以与活细胞安全地相互作用，且无不良影响，可以有效地控制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其利用mxene表面丰富的官能团接枝植酸，通过植酸的络合能力为zn离子提供位着点，再接枝壳聚糖增加其与聚氨酯基体的相容性，从而使制备的聚氨酯涂料在有效减缓了紫外光照后力学性能下降问题的同时还有长效的抗菌效果。

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，以重量份数计，其所用原料包括：聚己内酯二醇30-45份、聚己二酸蓖麻油酯二元醇10-20份、聚四氢呋喃二元醇18-25份、复合抗菌剂5-25份、抗氧剂0.05-0.1份、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）10-20份以及催化剂0.5-1份。

4、进一步地，所述聚己内酯二醇的数均分子量为200-5000。

5、进一步地，所述聚己二酸蓖麻油酯二元醇的数均分子量为500-3000。

6、进一步地，所述聚四氢呋喃二元醇的数均分子量为500-3000。

7、进一步地，所述抗氧剂的牌号为1010或1076。

8、进一步地，所述催化剂为双(2-吗啉二乙基)醚、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锡中的一种。

9、进一步地，所述复合抗菌剂的制备包括如下步骤：

10、（1）单片层mxene的制备：在聚四氟乙烯反应釜中加入1.56g lif和20ml浓度为9mol/l的hcl溶液，40℃下反应15min，然后将1g ti3alc2少量多次地缓慢加入反应釜中，在40-45℃、转速500rpm的条件下搅拌反应48h，所得浆液离心洗涤至ph=6后，通过抽滤分离沉淀，将沉淀继续离心洗涤，直到出现黏性沉淀并且上层液体发黑后停止，取黏性沉淀倒入三口圆底烧瓶中，加入去离子水并充氮密封，然后将其置于5℃的超声机中超声1.5h，结束后离心分离，得到墨绿色分散液，抽滤后所得沉淀于40℃真空干燥2h，取出后研磨成粉，得单片层mxene，再放入干燥器中密封保存备用；

11、（2）复合抗菌剂的制备：取16mg单片层mxene于100ml去离子水中，30℃搅拌30min使其分散均匀，再加入100ml浓度为0.06mol/l的醋酸锌溶液，继续搅拌30min，然后以2滴/秒的速度滴入100ml浓度为0.1mol/l的植酸溶液，继续搅拌6h后加入100ml浓度为20g/l的壳聚糖分散液，升温至40℃搅拌反应24h后，经过滤、洗涤、干燥制得。

12、进一步地，所述聚氨酯涂料的制备步骤如下：

13、a）将聚己内酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇和抗氧剂加入到三颈烧瓶中搅拌均匀，加热升温至120℃-130℃，在真空度<100pa的条件下脱水2h；

14、b）降温至70℃-80℃，加入mdi，在70℃-80℃、真空度<100pa的条件下搅拌反应1-2h；

15、c）解除真空后加入催化剂、复合抗菌剂，再加热升温至90℃，在真空度<100pa的条件下快速搅拌10min；

16、d）氮气保护下迅速出料封装即得。

17、本发明的显著优势在于：

18、本发明利用mxene表面丰富的官能团接枝植酸，通过植酸对金属离子的络合作用，为锌离子提供大量的附着位点，再利用壳聚糖与植酸间的离子交换，将壳聚糖接枝在复合抗菌剂表面。随着锌离子的缓慢释放及mxene的氧化，抗菌时长得以提升。同时，壳聚糖链段上丰富的羟基、胺基既可与聚氨酯基体中过量的异氰酸酯基反应相连，提高抗菌剂与基体的相容性，也可与对微生物生长起关键作用的金属离子相互作用，进一步有效抑制微生物的生长，从而使制备的聚氨酯涂料在具有抗紫外老化性能的同时拥有良好的长效抗菌性能。

技术特征：

1. 一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于，以重量份数计，其所用原料包括：聚己内酯二醇30-45份、聚己二酸蓖麻油酯二元醇10-20份、聚四氢呋喃二元醇18-25份、复合抗菌剂5-25份、抗氧剂0.05-0.1份、mdi 10-20份以及催化剂0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于：所述聚己内酯二醇的数均分子量为200-5000。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于：所述聚己二酸蓖麻油酯二元醇的数均分子量为500-3000。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于：所述聚四氢呋喃二元醇的数均分子量为500-3000。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于：所述催化剂为双(2-吗啉二乙基)醚、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锡中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于，所述复合抗菌剂的制备包括如下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其特征在于，所述聚氨酯涂料的制备步骤如下：

技术总结
本发明公开一种抗菌抗紫外的聚氨酯涂料，其是以聚己内酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、复合抗菌剂、抗氧剂、MDI以及催化剂为原料，先将聚己内酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇和抗氧剂在加热条件下进行真空脱水，然后降温并加入MDI进行搅拌反应，再次升温后加入催化剂和复合抗菌剂进行快速搅拌，以制得所述抗菌抗紫外的聚氨酯涂料。本发明制备的聚氨酯涂料能在延缓紫外老化现象的同时拥有良好的长效抗菌性能。

技术研发人员：郑玉婴,朱宏瑶
受保护的技术使用者：晋江市福大科教园区发展中心
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23