一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，本发明专利技术包括水性聚氨酯的制备、涂料的制备、石墨烯/TiO

Preparation method of antibacterial aqueous polyurethane coating

The invention discloses a preparation method of an antibacterial water-borne polyurethane coating, which comprises the preparation of aqueous polyurethane, the preparation of coating, and the graphene /TiO

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法
本专利技术涉及一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法。
技术介绍
由于在物理和化学方面有着独特和优异的性能，聚氨酯已经作为涂料和粘合剂有着广泛的应用。水性聚氨酯的发展很大程度上是因为其优良的机械性能、耐火性、低毒性和低环境危害，但由于亲水基团例如在其分子链中的羧基，其具有一定的菌落生长环境。中国专利CN105949989A公开了一种水性UV抗菌涂料及其制备方法，包括以下重量份数的组分：聚氨酯丙烯酸酯分散体，60～80份；纳米银溶胶，5～15份；活性稀释剂，5～20份；光引发剂，3～6份；流平剂，0.1～1份；分散剂，0.1～1份；消泡剂，0.1～1份，该专利还提供了一种水性UV抗菌涂料的制备方法。在上述水性UV抗菌涂料及其制备方法中，该水性UV抗菌涂料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭菌率都可达到95％以上，抗菌效果好。但这种方法的原料中有昂贵的纳米银，生产成本较高，不具有大规模批量生产的前景。中国专利CN105925151A公开了一种复合抗菌涂料的制备方法，包括以下组分：聚合物乳液、Cu-Mn-F掺杂MgO纳米抗菌剂、Ag-ZnTiO3纳米抗菌剂、有机抗菌剂、增韧剂、乳化剂、偶联剂、稳定剂以及溶剂。但这种工艺设备复杂，且涂料不具备降脂有机物功能，对涂料最终使用效果有很大影响。中国专利CN103194935A公开了一种抗菌涂料的生产工艺，其包括如下步骤：配制包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液；对所述混合液进行机械搅拌以对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以形成初级二氧化钛颗粒分散液；对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成平均粒径≤200nm的纳米二氧化钛粒子分散液；以及将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合易形成均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量≥5％。这种方法制备工艺相对简单，二氧化钛在涂料中分布均匀，抗菌能力尚有提高的余地。
技术实现思路
为了改善上述问题，本专利技术提供一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法。实现本专利技术的技术方案如下：一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：水性聚氨酯的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇在80～90℃下搅拌，再加入二月桂酸二丁基锡作为催化剂，保温1.5～2.5h；降温至65～75℃后，将溶于丙酮的二羟甲基丁酸加入，回流1.5～2.5h；降温至55～64℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯，保温5～7h；冷却至室温，加入三乙胺中和10min，缓慢滴加去离子水以1300～1700r/min搅拌20～40min；涂料的制备：将石墨烯/TiO2复合材料和光引发剂溶于丙酮，利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，得到石墨烯/TiO2f复合材料和光引发剂混合物，超声分散于制备好的水性聚氨酯中，常温固化成膜，即得抗菌水性聚氨酯涂料。进一步地，所述石墨烯/TiO2复合材料和光引发剂的质量比为2～4:1。再进一步地，所述石墨烯/TiO2复合材料的制备方法如下：氧化石墨烯的制备：将石墨粉放入到容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，搅拌5～10min；缓慢加入高锰酸钾，继续搅拌15～20min；接着将容器置于常温下搅拌21～26h；然后将容器放入冰水浴中，加入去离子水，保持冰水浴4～7min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生；最后过滤，用盐酸洗涤，再用去离子水洗至中性，超声剥离后得氧化石墨烯；纳米TiO2的制备：将无水乙醇缓慢滴加到钛酸丁酯中，在恒温水浴中搅拌得到均匀的混合溶液；然后加入盐酸，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液进行干燥、高温煅烧得到淡黄色晶体；最后将淡黄色晶体与无水乙醇混合后进行研磨，即得纳米TiO2；石墨烯/TiO2复合材料的制备：将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米TiO2，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应，冷却后除去溶剂，干燥研磨成粉，即得石墨烯/TiO2复合材料。更进一步地，所述石墨烯/TiO2复合材料的制备方法如下：氧化石墨烯的制备：将石墨粉放入到烧瓶中，并将烧瓶放入冰水浴中，向烧瓶中加入浓硫酸，搅拌5～10min；缓慢加入高锰酸钾，继续搅拌15～20min；接着将容器置于常温下搅拌21～26h；然后将容器放入冰水浴中，加入去离子水，保持冰水浴4～7min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生；最后过滤，用30％盐酸洗涤，再用去离子水洗至中性，超声剥离后得氧化石墨烯；纳米TiO2的制备：将无水乙醇缓慢滴加到钛酸丁酯中，在恒温水浴中以400r/min的速度搅拌25～35min得到均匀的混合溶液；然后加入盐酸，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌2～3h得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液放入真空干燥箱中进行干燥10～15h，再放入马弗炉中，并在450～600℃下煅烧3～5h得到淡黄色晶体；最后将淡黄色晶体与无水乙醇混合后进行研磨，即得纳米TiO2；石墨烯/TiO2复合材料的制备：将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米TiO2，在聚四氟乙烯反应釜中，并在160～180℃的条件下反应2～12h，冷却后除去溶剂，干燥研磨成粉，即得石墨烯/TiO2复合材料。另外，所述氧化石墨烯与纳米TiO2的重量比为1:1～10。本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术工艺流程简单，原料来源广泛，可有效控制生产制备成本；纳米TiO2在环境保护方面有着广泛的应用，主要是因为纳米TiO2具有强烈的光催化氧化效应，能够快速、高效地分解有机物，生成二氧化碳和水。光催化反应主要由高效光触媒其强氧化能力可以破坏细菌的结构并分解出细菌体，凝固病毒蛋白质，控制病毒的活性，以达到高效杀菌目的。一些非金属的掺杂比如碳、氮、硫的掺杂，上述进入锐钛矿型晶格后，占据了氧的位置，降低了带隙宽度，或形成杂质能级，或成为间隙离子，能够使得掺杂后的光吸收扩展至可见光区域，光生电子空穴的复合是另外一个影响光催化活性的重要因素，由光激发产生的电子空穴对极易复合，也可通过降低光生载流子的复合来提高光催化效率。新型碳材料石墨烯复合到TiO2形成复合材料，在两者的协同作用下，能够增强材料对有机污染物的光催化性能。石墨烯界面形成的异质结使得光生电子与空穴间的复合得到了改善，复合材料比表面积的增大使材料对有机污染物的吸附能力得到提高；本专利技术的涂料具有良好的抗菌性，涂料制备工艺简单易行。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的实施方式并不限于此。实施例1一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：氧化石墨烯的制备：将1g石墨粉放入到500mL圆底烧瓶中，并将烧瓶放入冰水浴中，向烧瓶瓶中加入50mL浓硫酸，搅拌5～10min；缓慢加入4g高锰酸钾，继续搅拌15～20min；接着将容器置于常温下搅拌24h；然后将容器放入冰水浴中，加入去离子水，保持冰水浴5min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生；最后过滤，用30％盐酸洗涤，再用去离子水洗至中性，超声剥离后得氧化石墨烯；纳米TiO2的制备：在250mL三口烧瓶中加入12.5mL钛酸丁酯，然后将100mL无水乙醇缓慢滴加到钛酸丁酯中，在25℃恒温水浴中以400r/min的速度搅拌30min得到均匀的混合溶液；然后加入1.5mL盐酸，再缓慢滴加20mL去离子水，继续搅拌2.5h得到钛酸丁酯溶液，接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：水性聚氨酯的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇在80～90℃下搅拌，再加入二月桂酸二丁基锡作为催化剂，保温1.5～2.5h；降温至65～75℃后，将溶于丙酮的二羟甲基丁酸加入，回流1.5～2.5h；降温至55～64℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯，保温5～7h；冷却至室温，加入三乙胺中和10min，滴加去离子水以1300～1700r/min搅拌20～40min；涂料的制备：将石墨烯/TiO

【技术特征摘要】
1.一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：水性聚氨酯的制备：将异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇在80～90℃下搅拌，再加入二月桂酸二丁基锡作为催化剂，保温1.5～2.5h；降温至65～75℃后，将溶于丙酮的二羟甲基丁酸加入，回流1.5～2.5h；降温至55～64℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯，保温5～7h；冷却至室温，加入三乙胺中和10min，滴加去离子水以1300～1700r/min搅拌20～40min；涂料的制备：将石墨烯/TiO2复合材料和光引发剂溶于丙酮，利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，得到石墨烯/TiO2f复合材料和光引发剂混合物，超声分散于制备好的水性聚氨酯中，常温固化成膜，即得抗菌水性聚氨酯涂料。2.根据权利要求1所述的一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/TiO2复合材料和光引发剂的质量比为2～4:1。3.根据权利要求1所述的一种抗菌水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/TiO2复合材料的制备方法如下：氧化石墨烯的制备：将石墨粉放入到容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，搅拌5～10min；缓慢加入高锰酸钾，继续搅拌15～20min；接着将容器置于常温下搅拌21～26h；然后将容器放入冰水浴中，加入去离子水，保持冰水浴4～7min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生；最后过滤，用盐酸洗涤，再用去离子水洗至中性，超声剥离后得氧化石墨烯；纳米TiO2的制备：将无水乙醇缓慢滴加到钛酸丁酯中，在恒温水浴中搅拌得到均匀的混合溶液；然后加入盐酸，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液进行干燥、高温煅烧得到淡黄色晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：程俊，汤紫俊，周雪，鲁杰，戴宇，郭丽缨，
申请(专利权)人：四川嘉宝莉涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51