一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫及其制备方法和应用，属于聚氨酯材料领域。本发明专利技术通过多胺基化合物的伯胺与氧化海藻酸钠化合物的醛基间的席夫碱反应，将天然阻燃组分海藻酸钠与纳米抗菌复合物TiO2/Ce以水凝胶方式一次性引入到聚氨酯泡沫中，赋予其优异的阻燃抗菌性能。该方法避免传统层层组装繁杂多次操作，制备过程简单方便，易于工业化生产。易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚氨酯材料
，尤其涉及一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫及 其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚酯或聚醚多元醇反应制备而成的一种含有 氨基甲酸酯链段结构单元的有机高分子聚合物。它具有优异的耐磨性和保温 隔热性能，被广泛用做墙体外表面、仓储容器及运输管道等的保温材料。然 而聚氨酯泡沫极限氧指数仅为18％，极易燃烧，这大大地限制了其应用范围。
[0003]目前阻燃聚氨酯大多通过添加阻燃剂来实现阻燃目的，但阻燃剂的引入， 往往会恶化材料自身性能，如力学性能下降、耐热性降低等。此外，目前大 多数阻燃剂来自非再生资源，且大都需要添加较大量才能起到良好的阻燃效 果。因此采用绿色高效的方式实现聚氨酯阻燃备受人们关注。
[0004]另一方面，随着人们生活水平和健康意识的提高，具有抗菌抑菌功能的 聚氨酯泡沫材料在飞机座舱、弹力床垫、冰箱冰柜等领域需求巨大，应用前 景良好。然而目前现有技术中同时兼具抗菌性与阻燃的聚氨酯泡沫尚且不足， 尤其是源自可再生资源的阻燃抗菌聚氨酯泡沫材料比较少，亟待开发。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种源自天然可再生资源的阻燃抗菌 聚氨酯泡沫及其制备方法和应用。本专利技术制得的聚氨酯泡沫兼具阻燃和抗菌 的效果。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将海藻酸钠与氧化剂混合进行氧化反应，得到氧化海藻酸钠；
[0009]将氧化海藻酸钠与水混合，得到氧化海藻酸钠水溶液；
[0010]将纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺、硝酸铈和缓冲溶液混合进行反应， 得到抗菌剂复合物；
[0011]将所述抗菌剂复合物与水混合，得到抗菌剂复合物水溶液；
[0012]将聚氨酯泡沫依次浸入到氧化海藻酸钠水溶液、第一所述抗菌剂复合物 水溶液、多胺基化合物水溶液、海藻酸钠水溶液和第二所述抗菌剂复合物水 溶液中进行凝胶化反应，得到所述阻燃抗菌聚氨酯泡沫；
[0013]所述氧化海藻酸钠具有式I所示的结构：
[0014][0015]其中，n为100～300。
[0016]优选地，所述氧化海藻酸钠的氧化度为40～60％。
[0017]优选地，所述纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺和硝酸铈的重量比为 (1～5):2:(1～5):(1～3)。
[0018]优选地，所述纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺和硝酸铈的重量比为5:2:5:2。
[0019]优选地，所述缓冲溶液的pH值为5。
[0020]优选地，所述多胺基化合物水溶液中的多胺基化合物包括聚乙烯亚胺、 聚赖氨酸、双(氨甲基)甲烷二胺中的一种或多种。
[0021]优选地，所氧化海藻酸钠水溶液的浓度为5～15wt％；所述抗菌剂复合物 水溶液的浓度为5～10wt％；所述多胺基化合物水溶液的浓度为10～20wt％；所 述海藻酸钠水溶液的浓度为1～3wt％。
[0022]优选地，所述浸入到氧化海藻酸钠水溶液、第一所述抗菌剂复合物水溶 液、多胺基化合物水溶液、海藻酸钠水溶液和第二所述抗菌剂复合物水溶液 的时间分别为5、3、2、5和5min。
[0023]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的阻燃抗菌聚氨酯泡 沫。
[0024]本专利技术还提供了上述技术方案所述的阻燃抗菌聚氨酯泡沫在阻燃抗菌领 域中的应用。
[0025]本专利技术提供了一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：将 海藻酸钠与氧化剂混合进行氧化反应，得到氧化海藻酸钠；将氧化海藻酸钠 与水混合，得到氧化海藻酸钠水溶液；将纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺、 硝酸铈和缓冲溶液混合进行反应，得到抗菌剂复合物(TTE)；将所述抗菌剂 复合物与水混合，得到抗菌剂复合物水溶液；将聚氨酯泡沫依次浸入到氧化 海藻酸钠水溶液、第一所述抗菌剂复合物水溶液、多胺基化合物水溶液、海 藻酸钠水溶液和第二所述抗菌剂复合物水溶液中进行凝胶化反应，得到所述 阻燃抗菌聚氨酯泡沫。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0027]采用源自天然可再生资源的海藻酸钠和单宁酸分别作为聚氨酯泡沫材料 的阻燃组分与部分抗菌成分。众所周知，海藻酸钠(SA)是从海带和马尾藻中 提取出来的一种天然多糖高分子聚合物，其本身就是一种很好的自熄灭阻燃 物质，当海藻酸钠部分氧化后，可以在其分子结构上引入醛基官能团，而醛 基可以与多胺基化合物的伯胺基在常温下发生快速席夫碱反应。本专利技术利用 氧化海藻酸钠与多胺基化合物之间快速的席夫碱反应，在聚氨酯泡沫上通过 一次浸渍法形成阻燃水凝胶，赋予材料优异的阻燃性能。该方法避免传统层 层组装多次繁杂工艺，简单易操作；
[0028]此外，单宁酸是一种广泛存在于五倍子、石榴皮、葡萄、茶叶等天然物 质中的一种化合物，其本身具有抗菌性和一定的还原性，在缓冲溶液中会发 生自聚合反应，能将溶液中的三价铈离子部分还原为稀土铈。当将单宁酸与 稀土化合物(硝酸铈)和纳米TiO2抗菌剂混合反应，被还原的稀土铈会附着 在纳米TiO2表面形成TiO2/Ce复合物。由于稀土金属铈具有独特的空4f轨道， 可以提高TiO2空穴
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电子转移效率，从而赋予TiO2/Ce复合物更优异的抗菌性 能；另外，单宁酸自身具有良好的抗菌性，通过自聚反应，可在TiO2/Ce复合 物表面形成一层聚单宁酸膜，可进一步提高复合物的抗菌性；此外，在制备 复合抗菌剂TTE过程中，混合液中的聚乙烯亚胺和硝酸铈之间还会发生配位 反应，通过单宁酸还原硝酸铈，能
将聚乙烯亚胺引入到TiO2/Ce复合物表面， 进而为后续的凝胶化反应提供氨基反应官能团；
[0029]当聚氨酯泡沫依次浸入到氧化海藻酸钠(OSA)溶液、抗菌剂复合物水 溶液和多胺基化合物(DA)水溶液中时，附着在聚氨酯泡孔周围的OSA便 会与抗菌剂复合物和DA中的伯胺反应，形成水凝胶，这样就可一次性将大 量的海藻酸钠骨架引入到聚氨酯泡沫上，从而发挥海藻酸钠优异的阻燃性能。 若直接使用未经氧化的海藻酸，则无法与多胺基化合物发生反应形成凝胶， 从而使引入到聚氨酯泡沫上具有阻燃功效的海藻酸钠很少，只有通过多次层 层组装，不断地浸渍
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烘干繁杂工艺才能负载较多的海藻酸钠，而这样做既耗 时又费力，经济效益比较差。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0031]将海藻酸钠(SA)与氧化剂混合进行氧化反应，得到氧化海藻酸钠(OSA)；
[0032]将氧化海藻酸钠与水混合，得到氧化海藻酸钠水溶液；
[0033]将纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺、硝酸铈和缓冲溶液混合进行反应， 得到抗菌剂复合物；
[0034]将所述抗菌剂复合物与水混合，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抗菌聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将海藻酸钠与氧化剂混合进行氧化反应，得到氧化海藻酸钠；将氧化海藻酸钠与水混合，得到氧化海藻酸钠水溶液；将纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺、硝酸铈和缓冲溶液混合进行反应，得到抗菌剂复合物；将所述抗菌剂复合物与水混合，得到抗菌剂复合物水溶液；将聚氨酯泡沫依次浸入到氧化海藻酸钠水溶液、第一所述抗菌剂复合物水溶液、多胺基化合物水溶液、海藻酸钠水溶液和第二所述抗菌剂复合物水溶液中进行凝胶化反应，得到所述阻燃抗菌聚氨酯泡沫；所述氧化海藻酸钠具有式I所示的结构：其中，n为100～300。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化海藻酸钠的氧化度为40～60％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米TiO2、单宁酸、聚乙烯亚胺和硝酸铈的重量比为(1～5):2:(1～5):(1～3)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述纳米TiO2、单宁酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳涛，赵锦博，郭正虹，李娟，
申请(专利权)人：浙大宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：