一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯及其制备方法和应用。该制备方法包括以二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物作为单体，在催化剂作用下，发生聚合反应，得到二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯。本发明专利技术还提供了由上述制备方法制备得到的抗菌型聚氨酯。本发明专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的制备方法简单，绿色环保，不仅实现了二氧化碳的资源化利用，在抗菌高分子材料领域具有潜在的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯，尤其涉及一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯及其制备方法，属于功能高分子材料


技术介绍

[0002]虽然二氧化碳(CO2)对生态环境和社会发展造成了严重的影响。但是从绿色化学的角度看，CO2则是一种储量丰富、价格低廉、无毒且可再生、绿色环保的C1原料。经过近几十年的发展，CO2已经被转化成多种高附加值的化学产品，如甲醇，尿素，氨基甲酸，环状碳酸脂，聚碳酸脂，聚氨酯和聚脲等。
[0003]目前，将CO2转化成性能优良的聚合物高分子材料是CO2固化利用的重要途径之一。其中，聚氨酯因其聚合物链之间强的氢键相互作用，表现出优异的耐磨损，抗氧化，耐腐蚀以及热稳定性。但是传统的聚氨酯不具备抗菌性，限制其在新型抗菌材料领域的应用。
[0004]相对于传统的异氰酸酯和二元醇缩合聚合法制备聚氨酯，以CO2衍生的环状碳酸酯作为单体缩聚法避免了有毒的异氰酸酯的使用，优化了操作，使得整个合成路径更加绿色安全。
[0005]离子型聚合物由于其聚合物骨架中丰富的离子基团，且具有多变的化学结构，在抗菌高分子材料领域具有良好的潜在应用价值。然而，目前CO2基离子型聚氨酯尚未见报道。因此从结构上调整单体类型，例如引入抗菌基团使得聚合物具有抗菌功能，能进一步拓宽其应用价值和使用范围。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯及其制备方法。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术首先提供了一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的制备方法，该制备方法包括以二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物作为单体，在催化剂作用下，发生聚合反应，得到二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯。
[0008]在本专利技术的一具体实施方式中，采用的二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的阳离子为咪唑类阳离子中的一种或几种的混合，具有如下所示的结构：
[0009][0010]其中，n表示连接C的数量，n表示2
‑
18的正整数。
[0011]在本专利技术的一具体实施方式中，采用的二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的阴离子选自氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、水杨酸根离子、三氟甲
磺酸离子和双三氟甲基磺酰亚胺离子中的一种或其中几种的混合。
[0012]在本专利技术的一具体实施方式中，采用的二胺化合物为乙二胺，丁二胺，己二胺，辛二胺，环己二胺，4,4
‑
二环己基甲烷二胺，异佛尔酮二胺或间苯二甲胺中一种或其中几种的混合。
[0013]在本专利技术的一具体实施方式中，催化剂为有机催化剂或无机催化剂；其中，有机催化剂选自4
‑
甲基氧化胆碱(MNO)、三氮杂二环(TBD)、二氮杂二环(DBU)或三乙胺(TEA)中的一种或几种的组合；无机催化剂选自碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钾、一水合氢氧化铯或叔丁醇钾中的一种或几种的组合。
[0014]在本专利技术的一具体实施方式中，催化剂的摩尔含量为二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的0mol％
‑
20mol％，但不为0。
[0015]在本专利技术的一具体实施方式中，聚合反应的温度为25℃
‑
100℃，聚合反应的时间为2h
‑
48h。
[0016]在本专利技术的一具体实施方式中，该制备方法具体包括以下步骤：
[0017]将二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯溶于有机溶剂中，得到0.1mol/L
‑
2mol/L的二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯溶液；采用的有机溶剂为二甲基亚砜、乙腈、丙酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或几种的组合；
[0018]向二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯溶液中加入二胺化合物，通过超声处理，得到混合均匀的前驱体溶液；其中，二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物的摩尔比为4:1
‑
1:4；
[0019]向前驱体溶液中加入催化剂，通过超声处理，得到混合均匀的前驱体溶液；
[0020]氮气吹扫排除空气的气氛下，将前驱体溶液升温至25℃
‑
100℃，反应2
‑
48h，得到二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯。
[0021]本专利技术还提供了一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯，其是通过本专利技术上述的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的制备方法制备得到的。
[0022]本专利技术的上述二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯可以在抗菌高分子材料领域中作为功能材料。
[0023]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯由二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物聚合而成。通过以二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物作为单体，在催化剂作用下，聚合制成二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯。其中，通过调控离子液体单体结构、阴离子类型等，赋予离子型聚氨酯丰富可调变的功能性。同时，聚合物骨架中丰富的阳离子基团，使得该离子型抗菌聚氨酯具有良好的生物抗菌性。同时，本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的制备方法简单，绿色环保，不仅实现了二氧化碳的资源化利用，在抗菌高分子材料领域具有潜在的应用前景。
[0024]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯具有可调节的分子结构；该二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯实现了二氧化碳的固化利用；该二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯具有较好的抗菌性。具体地，
[0025]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯，采用二氧化碳作为原料，实现了二氧化碳资源化利用；
[0026]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯，相较于传统的非离子型聚脲，具有离子
型聚合物的特性；
[0027]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯，具有更好的结构可调性。当改变离子液体阴/阳离子结构时，该二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的热力学性能，机械性能，亲疏水性以及抗菌性都能得到调控；
[0028]本专利技术的二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯合成路径摒弃了有毒的异氰酸酯的使用，制备方法简单高效，绿色环保，符合可持续发展理念，具有推广应用的价值。
附图说明
[0029]图1为CO2基离子型聚氨酯对大肠杆菌的抗菌效果。
具体实施方式
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供了一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯，其是通过以下步骤制备得到的：
[0032]以10mL二甲基亚砜溶解1mmol CO2衍生的离子型环状碳酸酯，阳离子为咪唑，阴离子为溴离子，并加入1mmol己二胺和CO2衍生的离子型环状碳酸酯20mol％的DBU。将上述前驱体溶液注入圆底烧瓶中，氮气吹扫5min除去氧气后将温度升至80℃，搅拌反应24h，乙酸乙酯多次洗涤固体沉淀烘干后即得到CO2基离子型聚氨酯，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率达99％以上。
[0033]本实施例的CO2基离子型聚氨酯对大肠杆菌的抗菌效果如图1所示。对比样为空白样。
[0034]实施例2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯的制备方法，其中，该制备方法包括以二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯和二胺化合物作为单体，在催化剂作用下，发生聚合反应，得到二氧化碳基离子型抗菌聚氨酯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的阳离子为咪唑类阳离子，具有如下所示的结构：其中，n表示连接C的数量，n表示2
‑
18的正整数。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的阴离子选自氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、水杨酸根离子、三氟甲磺酸离子和双三氟甲基磺酰亚胺离子中的一种或其中几种的混合。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述二胺化合物为乙二胺，丁二胺，己二胺，辛二胺，环己二胺，4,4
‑
二环己基甲烷二胺，异佛尔酮二胺或间苯二甲胺中一种或其中几种的混合。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述催化剂为有机催化剂或无机催化剂；所述有机催化剂选自4
‑
甲基氧化胆碱、三氮杂二环、二氮杂二环或三乙胺中的一种或几种的组合；所述无机催化剂选自碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钾、一水合氢氧化铯或叔丁醇钾中的一种或几种的组合。6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其中，所述催化剂的摩尔含量为二氧化碳衍生的离子型环状碳酸酯的0mol％
‑
20mol％，但不为0。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：严锋，周莹杰，郭江娜，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：