本发明专利技术涉及一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其采用有机‑无机纳米复合抗菌剂，先利用机械分散法分散在多元醇中，再通过原位聚合法，实现纳米材料的均匀分散，同时采用一步本体聚合法，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。采用本发明专利技术制备得到的热塑性聚氨酯弹性体具有优异的抗菌性，并且更加环保，可广泛应用于建筑材料、公共场所设施、医疗设施与医疗器械或纺织材料等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
抗菌材料及制品在减少疾病传播、应对突发公共卫生事件中仍发挥不可替代的作用。从抗菌材料应用性能来看，有机类抗菌剂(包括香醛类、氯酚类、季铵盐类和咪唑类等)具有一定的毒性与挥发性，易对人体造成刺激或腐蚀，且其突出的问题是耐温性差，应用范围受到很大限制。相比之下，无机抗菌剂(如银系、锌系及二氧化钛系抗菌剂)比有机类抗菌剂具有白度高、耐热性好、稳定性高，对人体无毒或低毒，因此在成型加工中具有更好加工性和人体适应性。但是，从抗菌效果上来看，相比有机类抗菌剂，无机类抗菌剂存在杀菌速度慢、效率低、抗菌范围窄、抗菌能力低、成本高等不足。因此，如何弥补无机类抗菌剂和有机类抗菌剂单一组分的不足，开发低成本、高杀菌能力、广谱抗菌及快速杀菌能力的热塑性聚氨酯弹性体已成为目前亟待解决的问题。另外，随着环境污染问题的突出，目前还急需一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，采用本专利技术制备得到的热塑性聚氨酯弹性体具有优异的抗菌性，并且更加环保，可广泛应用于建筑材料、公共场所设施、医疗设施与医疗器械或纺织材料等领域。第一方面，本专利技术提供了一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，所述方法采用有机-无机纳米复合抗菌剂，先利用机械分散法分散在多元醇中，再通过原位聚合法，实现纳米材料的均匀分散，同时采用一步本体聚合法，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。根据本专利技术，所述环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：(1)将有机纳米抗菌剂和无机纳米抗菌剂进行混合；(2)利用机械分散法向步骤(1)的混合物中加入多元醇、二异氰酸酯和扩链剂，继续搅拌3-5min后倒入已预热的模具中，控制温度为15-30℃固化成型2-4h，然后控制温度为60-90℃下真空固化3-4h，最后控制温度为120-140℃真空固化15-24h，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。根据本专利技术，步骤(1)所述有机纳米抗菌剂由稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按1:1-3:3-5:2-5的质量比配制而成。根据本专利技术，步骤(1)所述无机纳米抗菌剂由酰胺化碳纳米管和氟化碳纳米管按照1-5:5-8的质量比配制而成。本专利技术中，通过采用多种有机和无机抗菌剂，各组分之间发挥了协同增效作用，从而使得所制备得到的热塑性聚氨酯弹性体具有优异的抗菌性能，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌以及白色念球菌的抗菌率均大于99.5％。本专利技术中，通过对有机抗菌剂的筛选，采用由稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按1:1-3:3-5:2-5的质量比配制而成的有机抗菌剂，其相比单一组分，这些组分之间具有协同作用；通过对无机抗菌剂的筛选，采用由酰胺化碳纳米管和氟化碳纳米管按照1-5:5-8的质量比配制而成的无机抗菌剂，其表现出突出的抗菌性能。根据本专利技术，步骤(1)中所述稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物的制备方法包括以下步骤：(a)将稀土氧化物(RE2O3)与盐酸反应，制得稀土氯化物(RECl3·6H2O)；(b)向50-100ml溶有10-15mmol间羟基苯甲酸钠的乙醇水溶液中，滴加40-100ml含有20-25mmol 8-羟基喹啉的乙醇溶液，在60-70℃条件下搅拌，1-2h后滴加50-100ml含10-15mmol稀土氯化物的乙醇水溶液，继续在60-70℃下搅拌，控制pH至6-7，陈化，抽滤，用二次蒸馏水洗涤到无氯离子，再用无水乙醇洗涤3次，得到所述稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物。根据本专利技术，步骤(1)中所述酰胺化碳纳米管的制备方法包括以下步骤：(a)制备羧基化碳纳米管：将碳纳米管加入到质子酸中混合，反应温度为60-70℃，在超声功率为150-200W、超声频率为30-40KHz的超声波清洗器中冷凝回流3-5h，超声后用250-350ml去离子水稀释，然后用直径为0.1-0.2μm的微孔滤膜抽滤，去离子水反复洗涤直至中性，最后在70-80℃下烘10-12h，研磨至粉末状，即得羧基化碳纳米管；其中，每100ml质子酸加入的碳纳米管量为0.1-0.5g；所述质子酸为硝酸、硫酸或其组合；(b)制备酰胺化碳纳米管：将步骤(a)制得的羧基化碳纳米管加入到100-120ml DMF溶剂中，加入丙烯酰胺和分散剂，在功率为100-200W、频率为30-40KHz条件下超声分散10-20min，然后置于60-80℃恒温水浴中反应48-72h后，分别用25-50ml DMF溶剂、25-50ml去离子水洗涤，过滤后在100-105℃下真空干燥10-12h，得到丙烯酰胺改性的碳纳米管；其中，所述的羧基化碳纳米管、丙烯酰胺和分散剂的用量比例为以下重量份：羧基化碳纳米管4-30份，丙烯酰胺30-250份，分散剂15-30份。根据本专利技术，步骤(1)中所述氟化碳纳米管为表面接枝聚甲基丙烯酸全氟烷基酯的多壁碳纳米管，其表面含氟量为1-5％。根据本专利技术，步骤(2)所述多元醇由聚四亚甲基己二酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和聚1,2-氧亚丙基二醇按照1:3-7:5-7的质量比配制而成。根据本专利技术，步骤(2)所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。根据本专利技术，步骤(2)所述扩链剂为1,4-丁二醇、3,3’-二氯-4,4’-二氨基-二苯基甲烷、乙二胺、1,2-丙二胺或1,3-环己二胺中的至少一种。示例性地，本专利技术所述环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：(1)将有机纳米抗菌剂和无机纳米抗菌剂进行混合；有机纳米抗菌剂由稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按1:1-3:3-5:2-5的质量比配制而成；无机纳米抗菌剂由酰胺化碳纳米管和氟化碳纳米管按照1-5:5-8的质量比配制而成；其中，稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物的制备方法包括以下步骤：(a)将稀土氧化物与盐酸反应，制得稀土氯化物；(b)向100ml溶有12mmol间羟基苯甲酸钠的乙醇水溶液中，滴加48ml含有21mmol 8-羟基喹啉的乙醇溶液，在65℃条件下搅拌，1h后滴加100ml含12mmol稀土氯化物的乙醇水溶液，继续在61℃下搅拌，控制pH至7，陈化，抽滤，用二次蒸馏水洗涤到无氯离子，再用无水乙醇洗涤3次，得到所述稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物。其中，酰胺化碳纳米管的制备方法包括以下步骤：(a)羧基化碳纳米管的制备取1.2g碳纳米管和300mL浓度为90％的浓硫酸加入到500mL烧瓶中，反应温度为70℃，在超声功率为100W、超声频率为30KHz的超声本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法采用有机‑无机纳米复合抗菌剂，先利用机械分散法分散在多元醇中，再通过原位聚合法，实现纳米材料的均匀分散，同时采用一步本体聚合法，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。
【技术特征摘要】
1.一种环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法采用有机-无机纳米复合抗菌剂，先利用机械分散法分散在多元醇中，再通过原位聚合法，实现纳米材料的均匀分散，同时采用一步本体聚合法，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将有机纳米抗菌剂和无机纳米抗菌剂进行混合；(2)利用机械分散法向步骤(1)的混合物中加入多元醇、二异氰酸酯和扩链剂，继续搅拌3-5min后倒入已预热的模具中，控制温度为15-30℃固化成型2-4h，然后控制温度为60-90℃下真空固化3-4h，最后控制温度为120-140℃真空固化15-24h，通过双螺杆挤出机合成环保型抗菌热塑性聚氨酯弹性体。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述有机纳米抗菌剂由稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮按1:1-3:3-5:2-5的质量比配制而成；优选地，步骤(1)所述无机纳米抗菌剂由酰胺化碳纳米管和氟化碳纳米管按照1-5:5-8的质量比配制而成。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物的制备方法包括以下步骤：(a)将稀土氧化物(RE2O3)与盐酸反应，制得稀土氯化物(RECl3·6H2O)；(b)向50-100ml溶有10-15mmol间羟基苯甲酸钠的乙醇水溶液中，滴加40-100ml含有20-25mmol 8-羟基喹啉的乙醇溶液，在60-70℃条件下搅拌，1-2h后滴加50-100ml含10-15mmol稀土氯化物的乙醇水溶液，继续在60-70℃下搅拌，控制pH至6-7，陈化，抽滤，用二次蒸馏水洗涤到无氯离子，再用无水乙醇洗涤3次，得到所述稀土-间羟基苯甲酸-8-羟基喹啉三元配合物。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述酰胺化碳纳米管的制备方法包括以下步骤：(a)制备羧...
【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，王一良，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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