一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术是提供一种用于棉、涤纶纺织品的干法涂层整理中的防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及其制备方法，该材料由防水透湿水性聚氨酯树脂和该树脂质量0.5wt％～10wt％的载银纳米二氧化钛、树脂质量0.05wt％～1wt％的硅烷偶联剂、树脂质量5wt％～40wt％的无水乙醇、树脂质量3wt％～10wt％的固化剂、树脂质量1wt％～5wt％的增稠剂、树脂质量0.1wt％～1wt％的润湿剂混配而成。将本发明专利技术的高透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料整理到织物中，所得涂层织物具有不仅具有良好的防水透湿功能、同时具有抗菌和抗紫外等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及其制备方法
本专利技术涉及一种纺织化工
的水性聚氨酯乳液及其制备方法，具体涉及一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及其制备方法。
技术介绍
早期的聚氨酯涂层织物防水效果一般都较好，但透湿能力较差，人体穿着这类服装在剧烈运动时，大量汗液无法以蒸汽的形式排出，在衣服内部形成冷凝水滴，使人感觉粘湿而不舒适。防水透湿是指聚合物材料不允许水滴等液体透过，却能保证水蒸气自由透过。水性聚氨酯因其以水替代有机溶剂作为分散介质，具有安全、价廉、节能、环境友好、使用方便等特点成为当今聚氨酯防水透湿织物涂层领域发展的重要方向。由于当今社会的高速发展带来的对臭氧层的破坏，使得到达地面的紫外线强度显著增加，造成对人体的伤害，且由于人体皮肤为各种各样的细菌等微生物提供了适宜的温度、养分和水分，使得纺织品上细菌的繁殖速度非常快，采用聚氨酯涂层的织物因此也成为了微生物的温床，引发各类皮肤病。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，开发出具有防水透湿、抗菌、抗紫外功能的水性聚氨酯织物涂层剂越来越受到人们的关注。纳米二氧化钛具有很强的光催化作用、抗菌和紫外线屏蔽功能，广泛用于防晒化妆品、织物、涂料等领域。载银纳米二氧化钛的抗菌性是指对环境中对常见细菌大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等微生物的抑制或杀灭作用。载银纳米二氧化钛的抗紫外功能是指纳米二氧化钛既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越且无毒的物理屏蔽型紫外线防护剂。专利CN1931941A公布了水性聚氨酯防水透气透湿抗菌涂层胶的制备方法，该专利利用无机载银抗菌剂提高聚氨酯薄膜的抗菌性，但该聚氨酯薄膜的透湿耐水性仍有待提高。专利CN103910969A公布了一种防水透气的聚氨酯薄膜及其制备方法，该专利制备的聚氨酯薄膜虽具有较高的透湿性，但其功能单一，无法提供抗菌抗紫外的功能。本专利技术合成的一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料不仅能满足涂层织物的防水透湿的功能、同时能提供涂层织物抗菌抗紫外的功能。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种用于棉、涤纶纺织品等的涂层整理中的防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及制备方法，使涂层织物在满足环境友好、防水透湿性能的同时又能达到抗菌抗紫外的复合功能。技术方案：本专利技术的一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料是通过以下技术方案实现的：该材料由防水透湿水性聚氨酯树脂和以防水透湿水性聚氨酯树脂的质量为基数计的以下组分组成：所述的载银纳米二氧化钛平均粒径为20nm～60nm，所述的硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。所述的固化剂为聚醚改性六亚甲基二异氰酸酯三聚体或羧基改性六亚甲基二异氰酸酯三聚体，增稠剂为疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液或疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体或乙氧基聚二甲基硅氧烷。本专利技术的一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料的制备方法为：a)室温下，以聚氨酯预聚体总质量计，将构成聚氨酯预聚体质量50wt％～80wt％的混合聚醚二元醇化合物、1wt％～10wt％的二羟甲基丁酸、0.5wt％～5wt％的1,4-丁二醇、10wt％～40wt％的异佛尔酮二异氰酸酯同时加入反应釜中，升温至60～90℃，反应5～9h，得异氰酸基团封端的聚氨酯预聚体；将该聚氨酯预聚体降温至20～30℃，并加入以该聚氨酯预聚体总质量20wt％～40wt％的丁酮稀释，以加入的二羟甲基丁酸的摩尔数计，按中和剂：二羟甲基丁酸摩尔比为0.9～1.1：1加入中和剂进行中和，反应0.5～1h，得中和混合液；高速搅拌下往中和混合液中加入以该聚氨酯预聚体总质量200wt％～300wt％的去离子水，乳化0.5～1h；以加入的异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔数计，按小分子胺：异佛尔酮二异氰酸酯摩尔比为0.1～0.3：1加入小分子胺，继续高速搅拌0.5～1h，得水性聚氨酯乳液，将该乳液在40～50℃下减压蒸馏除去丁酮，保持该水性聚氨酯中水的重量百分比为70wt％～75wt％，得防水透湿水性聚氨酯树脂；b)室温下，按权利要求1所述的材料组成比例，并以步骤a)中制得的防水透湿水性聚氨酯树脂质量为基数计，将载银纳米二氧化钛加入无水乙醇中，搅拌分散后在超声波清洗仪中进行超声波处理0.5～1h，加入硅烷偶联剂，继续超声分散0.5～1h，得硅烷偶联剂改性载银纳米二氧化钛溶液；将步骤a)制得的防水透湿水性聚氨酯树脂加入到该硅烷偶联剂改性载银纳米二氧化钛溶液中混匀，搅拌0.5～1h后加入固化剂、增稠剂、润湿剂，继续搅拌0.5～1h，得防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料。其中：该制备方法中步骤a)所述的混合聚醚二元醇化合物由分子量为1000的聚乙二醇、分子量为2000的聚乙二醇和分子量为2000的聚四氢呋喃二醇混合而成，且三者的摩尔比为1：1～2：1～2。该制备方法中步骤a)所述的中和剂为三乙胺、氨水、三乙醇胺中的一种，所述的小分子胺为二乙烯三胺、乙二胺或异佛尔酮二胺中的一种。性能测试：将本专利技术的一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料，采用干法整理到涤纶织物上，按照《GB/T12704.1-2009纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》测定涂层织物的透湿性能；按照《GB/T4744-1997纺织织物抗渗水性测定耐水压试验》测定涂层织物的耐水性能；按照《AATCC183-2000》方法测定织物的抗紫外性能(以UPF指数为指标)；按照《FZ/T01021-1992》测定织物的抗菌性能(以抑菌率为指标)。有益效果：本专利技术提供了一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料及其制备方法，提供一种既具有防水透湿功能，又具有抗菌抗紫外的水性聚氨酯材料及其制备方法。主要解决的技术问题有：(1)本专利技术的防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料，通过使用聚乙二醇(分子量为1000和20000)和聚四氢呋喃二醇(分子量为20000)作为软段，通过优选高醚键含量的聚乙二醇来提高水性聚氨酯的透湿量，高结晶性和高规整度的聚四氢呋喃二醇来提高水性聚氨酯材料的力学性能，并通过优选三者的比例，使得该水性聚氨酯材料具有良好透湿性的同时，兼具优异的耐水性能、机械强度以及耐水解性能的特点。(2)载银纳米二氧化钛既具有纳米二氧化钛在可见光和紫外光下杀菌、抗病毒，降解细菌、有机物的作用，又具有在没有光源下的纳米银强效抗菌、杀灭病毒作用。通过在水性聚氨酯树脂中复合添加载银纳米二氧化钛，使得水性聚氨酯涂层织物不仅具有良好的防水透湿性能，同时能发挥载银纳米二氧化钛良好的抗菌、抗紫外的功能，保证抗菌过程中无毒性，使用安全。通过添加硅烷偶联剂改性载银纳米二氧化钛，提高了载银纳米二氧化钛在聚氨酯乳液中的均匀分散性，充分发挥其抗菌抗紫外功能。具体实施方式该材料由防水透湿水性聚氨酯树脂和该树脂质量0.5wt％～10wt％的载银纳米二氧化钛、该树脂质量0.05wt％～1wt％的硅烷偶联剂、该树脂质量5wt％～40wt％的无水乙醇、该树脂质量3wt％～10wt％的固化剂、该树脂质量1wt％～5wt％的增稠剂、该树脂质量0.1wt％～1wt％的润湿剂混配而成；载银纳米二氧化钛平均粒径为20nm～60nm，硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料，其特征在于该材料由防水透湿水性聚氨酯树脂和以防水透湿水性聚氨酯树脂的质量为基数计的以下组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种防水透湿抗菌抗紫外水性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于该材料由防水透湿水性聚氨酯树脂和以防水透湿水性聚氨酯树脂的质量为基数计的以下组分组成：其中：所述的载银纳米二氧化钛平均粒径为20nm～60nm，所述的硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述的固化剂为聚醚改性六亚甲基二异氰酸酯三聚体或羧基改性六亚甲基二异氰酸酯三聚体，增稠剂为疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液或疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体或乙氧基聚二甲基硅氧烷；该制备方法为：a)室温下，以聚氨酯预聚体总质量计，将构成聚氨酯预聚体质量50wt％～80wt％的混合聚醚二元醇化合物、1wt％～10wt％的二羟甲基丁酸、0.5wt％～5wt％的1,4-丁二醇、10wt％～40wt％的异佛尔酮二异氰酸酯同时加入反应釜中，升温至60～90℃，反应5～9h，得异氰酸基团封端的聚氨酯预聚体；将该聚氨酯预聚体降温至20～30℃，并加入以该聚氨酯预聚体总质量20wt％～40wt％的丁酮稀释，以加入的二羟甲基丁酸的摩尔数计，按中和剂：二羟甲基丁酸摩尔比为0.9～1.1：1加入中和剂进行中和，反应0.5～1h，得中和混合液；高速搅拌下往中和混合液中加入以该聚氨酯预聚体总质量200wt％～300wt％的去离子水，乳化0.5～1h；以加入的异佛尔酮二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钰明，张路萍，戴淄岳，吕华波，江平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32