CN111393606A - 一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。所述聚氨酯弹性体的原料包括聚醚多元醇、二异氰酸酯、小分子二元醇扩链剂、纳米级二氧化钛粉末、硅烷偶联剂及催化剂。制备方法为：将纳米级二氧化钛粉末加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，并滴加硅烷偶联剂，得到纳米粒子溶液；将纳米粒子溶液加入到聚醚多元醇中，然后滴加二异氰酸酯，再滴加催化剂，得到预聚体；将预聚体降温，加入小分子二元醇扩链剂，进行扩链反应，然后真空脱泡至无气泡，真空干燥，放入烘箱内熟化，得到性能优良的热塑性聚氨酯弹性体。本发明的聚氨酯弹性体塑化加工良好，硬度范围广，具有优良的抗菌性能和高透明性，可广泛用于医疗卫生领域。

Description

一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于医用高分子材料领域。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体是一种由多异氰酸酯和带有羟基的聚醚或聚酯二元醇在小分子二元醇扩链剂相互反应而合成的线性高聚物。其突出的特点是耐磨性优异、硬度大、强度高和弹性好，有良好的耐化学药品和耐环境性能，在生物医疗领域有着广泛的应用和前景。但目前的聚氨酯弹性体的抗菌性能差，在潮湿温热的环境中表面容易长霉，严重降低聚氨酯弹性体的性能和美观度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何在保持聚氨酯弹性体高透明性的同时，提高聚氨酯弹性体的抗菌性能。
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案来实现：
一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，原料包括以下以质量百分比计组份：
Figure BDA0002458837010000011
优选地，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇和聚环氧丙烷二醇中的任意一种或两种，其数均分子量在400-2000之间。
优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或几种。
优选地，所述小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和2-甲基-1,3-丙二醇中的任意一种或几种。
优选地，所述纳米级二氧化钛粉末为锐钛型二氧化钛粉末和金红石型二氧化钛粉末中的任意一种或两种，其粒径为10nm。
优选地，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述催化剂为有机锡类、有机铋类和有机钛类中的任意一种或几种。
本发明还提供了上述高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将纳米级二氧化钛粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中，并滴加硅烷偶联剂，超声使其分散均匀，得到纳米粒子溶液；
步骤二：将聚醚多元醇加热真空脱水，然后降温；
步骤三：将步骤一得到的纳米粒子溶液加入到聚醚多元醇中，然后滴加二异氰酸酯，再滴加催化剂，85-90℃恒温反应2-3h，得到预聚体；
步骤四：将预聚体降温至60-70℃，加入小分子二元醇扩链剂，进行扩链反应，然后真空脱泡至无气泡，真空干燥，放入烘箱内熟化，得到性能优良的热塑性聚氨酯弹性体。
优选地，所述步骤二中聚醚多元醇在110℃下真空脱水2h。
优选地，所述步骤四中真空干燥的工艺参数为80℃，2h；烘箱的温度为100-110℃，熟化时间为12h。
本发明提供的一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，在保持聚氨酯弹性体高透明性的同时，解决了聚氨酯弹性体抗菌性能差的问题。本发明的聚氨酯弹性体塑化加工良好，硬度范围广，具有优良的抗菌性能和高透明性，可广泛用于医疗卫生领域。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法：
1、原料组份
聚醚多元醇62.08％，
二异氰酸酯30.60％，
小分子二元醇扩链剂6.78％，
纳米级二氧化钛粉末0.50％，
硅烷偶联剂0.01％，
催化剂0.01％。
2、制备步骤：
a称取纳米级二氧化钛粉末0.08g，加入到含有10mL N,N-二甲基甲酰胺锥形瓶中，滴加适量的硅烷偶联剂kh-550，超声1.5h使其分散均匀。
b将9.89g PTMG-1000加入装有搅拌器的三颈瓶中，在110℃下真空脱水2h，然后降温至80℃。
c将纳米粒子溶液加入到三颈瓶中，再滴加4.88g IPDI，滴加1滴催化剂，90℃恒温反应3h，得到预聚体。
d将预聚体降温至70℃，加入1.09g BDO，扩链30min，然后真空脱泡至无气泡，80℃真空干燥2h，110℃烘箱熟化12h。
实施例2
一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法：
1、原料组份
聚醚多元醇61.80％，
二异氰酸酯30.50％，
小分子二元醇扩链剂6.75％，
纳米级二氧化钛粉末0.94％，
硅烷偶联剂0.01％，
催化剂0.01％。
2、制备步骤：
a称取纳米级二氧化钛粉末0.15g，加入到含有10mLN,N-二甲基甲酰胺锥形瓶中，滴加适量的硅烷偶联剂kh-550，超声1.5h使其分散均匀。
b将9.89g PTMG-1000加入装有搅拌器的三颈瓶中，在110℃下真空脱水2h，然后降温至80℃。
c将纳米粒子溶液加入到三颈瓶中，再滴加4.88g IPDI，滴加1滴催化剂，90℃恒温反应3h，得到预聚体。
d将预聚体降温至70℃，加入1.09g BDO，扩链30min，然后真空脱泡至无气泡，80℃真空干燥2h，110℃烘箱熟化12h。
d将预聚体降温至70℃，加入1.088g BDO，扩链30min，然后真空脱泡至无气泡，80℃真空干燥2h，110℃烘箱熟化12h。
实施例3
一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法：
1、原料组份
聚醚多元醇76.25％，
二异氰酸酯19.08％，
小分子二元醇扩链剂5.334.30％，
纳米级二氧化钛粉末0.36％，
硅烷偶联剂0.01％，
催化剂0.01％。
2、制备步骤：
a称取纳米级二氧化钛粉末0.08g，加入到含有10mLN,N-二甲基甲酰胺锥形瓶中，滴加适量的硅烷偶联剂kh-550，超声1.5h使其分散均匀。
b将16.86gPPG-2000加入装有搅拌器的三颈瓶中，在110℃下真空脱水2h，然后降温至80℃。
c将纳米粒子溶液加入到三颈瓶中，再滴加4.22g IPDI，滴加1滴催化剂，90℃恒温反应3h，得到预聚体。
d将预聚体降温至70℃，加入0.95g BDO，扩链30min，然后真空脱泡至无气泡，80℃真空干燥2h，110℃烘箱熟化12h。
实施例4
一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法：
1、原料组份
聚醚多元醇76.01％，
二异氰酸酯19.02％，
小分子二元醇扩链剂4.28％，
纳米级二氧化钛粉末0.68％，
硅烷偶联剂0.01％，
催化剂0.01％。
2、制备步骤：
a称取纳米级二氧化钛粉末0.15g，加入到含有10mLN,N-二甲基甲酰胺锥形瓶中，滴加适量的硅烷偶联剂kh-550，超声1.5h使其分散均匀。
b将16.86gPPG-2000加入装有搅拌器的三颈瓶中，在110℃下真空脱水2h，然后降温至80℃。
c将纳米粒子溶液加入到三颈瓶中，再滴加4.22g IPDI，滴加1滴催化剂，90℃恒温反应3h，得到预聚体。
d将预聚体降温至70℃，加入0.95gBDO，扩链30min，然后真空脱泡至无气泡，80℃真空干燥2h，110℃烘箱熟化12h。
将实施例1-4制备的聚氨酯弹性体进行注塑打板，对主要性能参数进行测试，测试结果如表1所示。
表1
透过率 耐菌性
实施例1 88.5％ 0
实施例2 85.4％ 0
实施例3 93.7％ 1
实施例4 90.2％ 0
表1中，透过率通过紫外分光光度计测量，扫描波长为200nm到800nm，取其平均值。耐菌性按照GB/T 24128标准进行检测，由表1可见，实施例1、实施例2和实施例3的产品耐霉菌性能优异，没有霉菌的生长。
同目前市场上的产品相比，通过以上配方的优化，选出耐菌性能良好、透明性高的配方。

Claims (10)

1.一种高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，原料包括以下以质量百分比计组份：
Figure FDA0002458837000000011
2.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇和聚环氧丙烷二醇中的任意一种或两种，数均分子量在400-2000之间。
3.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和2-甲基-1,3-丙二醇中的任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述纳米级二氧化钛粉末为锐钛型二氧化钛粉末和金红石型二氧化钛粉末中的任意一种或两种，其粒径为10nm。
6.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
7.如权利要求1所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述催化剂为有机锡类、有机铋类和有机钛类中的任意一种或几种。
8.权利要求1-7任意一项所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将纳米级二氧化钛粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中，并滴加硅烷偶联剂，超声使其分散均匀，得到纳米粒子溶液；
步骤二：将聚醚多元醇加热真空脱水，然后降温；
步骤三：将步骤一得到的纳米粒子溶液加入到聚醚多元醇中，然后滴加二异氰酸酯，再滴加催化剂，85-90℃恒温反应2-3h，得到预聚体；
步骤四：将预聚体降温至60-70℃，加入小分子二元醇扩链剂，进行扩链反应，然后真空脱泡至无气泡，真空干燥，放入烘箱内熟化，得到性能优良的热塑性聚氨酯弹性体。
9.如权利要求8所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述步骤二中聚醚多元醇在110℃下真空脱水2h。
10.如权利要求8所述的高透明性抗菌热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述步骤四中真空干燥的工艺参数为80℃，2h；烘箱的温度为100-110℃，熟化时间为12h。
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