CN114108324A - 一种聚氨酯防护材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚氨酯防护材料及其制备方法，所述聚氨酯防护材料包括非织造布和抗菌剂。所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂。所述抗菌剂还包括分散剂。本发明通过将抗菌剂固化到非织造布上，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂，通过烘焙固化使得具有抗菌作用的纳米银颗粒牢固的附着在织物表层，得到聚氨酯防护材料，经过抗菌测试衡量其抗菌效果优异。本发明提供的聚氨酯防护材料可以广泛应用于防护品的生产，尤其可以用于抗菌口罩的制造。
Description
技术领域
本发明属于防护材料领域，具体涉及一种聚氨酯防护材料及其制备方法。
背景技术
口罩成为生活中必不可少的消耗品，市面上出现各式各样的防护口罩，主要以阻隔滤除颗粒物为主，不具备抗病毒效果或抗病毒效果并不显著。尤其是随着新型冠状病毒的爆发，具有抗菌性的口罩成为生活中的必备品，因此对于制备此种口罩的布料市场需求量也与日俱增，因此急需研发一种新型材料，用于抗菌性的口罩的生产。
发明内容
为了解决上述问题本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布和抗菌剂。
优选的，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂。
优选的，所述水性聚氨酯乳液通过将聚己内酯二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯、聚丁二酸丁二醇酯混合，再依次加入二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙胺得到预聚体，将预聚体滴加到水中，最后加入三乙醇胺制得。
优选的，所述水性聚氨酯乳液中固含量为30～35％。
优选的，所述银溶液为纳米银溶液。
优选的，所述光引发剂为光引发剂TPO-L。
优选的，所述抗菌剂还包括分散剂。
优选的，所述分散剂选自柠檬酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚马来酸中的一种或多种。
本发明还提供了所述的聚氨酯防护材料的制备方法，将非织造布放于抗菌剂中浸泡，采用二浸二轧的方法，烘焙，固化，得到聚氨酯防护材料。
本发明还提供了所述的聚氨酯防护材料的应用，所述聚氨酯防护材料在制造医用口罩中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，本发明通过将抗菌剂固化到非织造布上，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂，通过烘焙固化使得具有抗菌作用的纳米银颗粒牢固的附着在织物表层，得到聚氨酯防护材料，经过抗菌测试衡量其抗菌效果优异。本发明提供的聚氨酯防护材料可以广泛应用于防护品的生产，尤其可以用于抗菌口罩的制造。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布和抗菌剂。
在一种优选的实施方式中，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂。
在一种优选的实施方式中，所述水性聚氨酯乳液通过将聚己内酯二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯、聚丁二酸丁二醇酯混合，再依次加入二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙胺得到预聚体，将预聚体滴加到水中，最后加入三乙醇胺制得。
本发明公开了水性聚氨酯乳液的制备方法，得到的防护材料力学能更好，发明人推测是：通过特定的组分制备水性聚氨酯乳液，合成了不同NCO/OH比值的水性聚氨酯乳液，形成的软段类型提高了固化后防护材料的力学性能。
在一种优选的实施方式中，所述水性聚氨酯乳液中固含量为30～35％。
在一种优选的实施方式中，所述银溶液为纳米银溶液。
在一种优选的实施方式中，所述纳米银溶液的制备方法为：将壳聚糖、丙酸和水混合，继续加入硝酸银，搅拌，滴加硼氢化钠溶液，搅拌，得到纳米银溶液。
在一种优选的实施方式中，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：800～1200。
本发明公开了纳米银溶液的制备方法，尤其是硝酸银和壳聚糖的质量比为1：800～1200时，制得的防护材料的抗菌性效果最好，发明人推测是：壳聚糖的羟基和未质子化的氨基与银离子有螯合作用，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：800～1200时螯合银离子最多，形成稳定的纳米银溶液。
在一种优选的实施方式中，所述光引发剂为光引发剂TPO-L。
在一种优选的实施方式中，所述抗菌剂还包括分散剂。
在一种优选的实施方式中，所述分散剂选自柠檬酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚马来酸中的一种或多种。
本发明还提供了所述的聚氨酯防护材料的制备方法，将非织造布放于抗菌剂中浸泡，采用二浸二轧的方法，烘焙，固化，得到聚氨酯防护材料。
在一种优选的实施方式中，所述浸泡的浴比为1:80～120。
本发明不限定固化的设备，在一种优选的实施方式中，固化的时间为15～20s。
本发明还提供了所述的聚氨酯防护材料的应用，所述聚氨酯防护材料在制造医用口罩中的应用。
实施例1
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂和柠檬酸钠。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：1000，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本实施例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：2。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为20：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)、柠檬酸钠得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂、柠檬酸钠的重量比为95：4：2。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
实施例2
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂和柠檬酸钠。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：900，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本实施例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：2。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为20：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)、柠檬酸钠得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂、柠檬酸钠的重量比为95：4：2。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
对比例1
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂和柠檬酸钠。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：1000，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本对比例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：2。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为1：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)、柠檬酸钠得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂、柠檬酸钠的重量比为95：4：2。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
对比例2
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：1000，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本对比例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：2。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为20：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂的重量比为95：4。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
对比例3
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂和柠檬酸钠。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：1000，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本对比例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、二丁基锡二月桂酸酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：2。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为20：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)、柠檬酸钠得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂、柠檬酸钠的重量比为95：4：2。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
对比例4
本发明提供了一种聚氨酯防护材料，包括非织造布(青岛坤鹏)和抗菌剂，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液、光引发剂和柠檬酸钠。具体的：
所述银溶液的制备方法为：将壳聚糖(西安百川生物)、丙酸和水混合，壳聚糖、丙酸和水的质量比为0.6：1：200混合。继续加入硝酸银，硝酸银和壳聚糖的质量比为1：1000，转速900r/min的搅拌20min，滴加硼氢化钠溶液，硼氢化钠与硝酸银的质量比为2：1，搅拌1h，得到纳米银溶液。
本对比例采用丙酮法制备水性聚氨酯乳液。所述水性聚氨酯乳液的制备方法为：
(1)在85℃，将聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)加入到少量丙酮中溶解，在氮气保护下反应1.5h；聚己内酯二醇酯(西亚试剂)、异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)、聚丁二酸丁二醇酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1：1。
(2)加入二羟甲基丙酸，作为增链剂，继续反应2h；二羟甲基丙酸与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为3：1。
(3)加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)反应，继续反应1h；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(默克)与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为1：1。
(4)降温至45℃，加入三乙胺得到预聚体；三乙胺与异佛尔酮二异氰酸酯(阿拉丁)的摩尔比为2：1。
(5)将预聚体加到去离子水中，搅拌乳化2h，加入乙二胺，作为扩链剂，搅拌，旋蒸除去丙酮，即得到水性聚氨酯乳液。
聚氨酯防护材料的制备方法为：将水性聚氨酯乳液和银溶液混合，水性聚氨酯乳液和银溶液的体积比为20：1。加入光引发剂TPO-L(聚铭化工)、柠檬酸钠得到混合液，水性聚氨酯乳液、光引发剂、柠檬酸钠的重量比为95：4：2。采用二浸二轧的方法，将非织造布放入混合液中，第一次浸泡10min，第二次浸泡2min，浴比1:100，125℃焙烘10min，然后紫外固化20s。
性能测试
1、根据ISO 18184-2014对聚氨酯防护材料抗病毒性试验，结果见表1。
表1测试结果
2、将聚氨酯防护材料与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌作用时间2min，按照GB15979-2002一次性使用卫生用品卫生标准附录C4测定抗菌率，结果见表2。
表2测试结果
3、根据FZ/T60005-91对聚氨酯防护材料进行拉伸断裂测试。结果见表3。
表3力学性能测试结果
| 项目 | 纵向断裂强度(N) | 横向断裂强度(N) |
| 实施例1 | 102 | 60 |
| 实施例2 | 98 | 58 |
| 对比例1 | 84 | 45 |
| 对比例2 | 80 | 40 |
| 对比例3 | 83 | 42 |
| 对比例4 | 78 | 35 |
4、抗菌持久性：将聚氨酯防护材料参照FZ/T 73023-2006《抗菌针织品附录C抗菌织物试样洗涤试验方法》的洗涤程序，测定抗菌持久性。结果见表3。
表4测定结果
本发明按照卫生部消毒技术规范(2002年版)2.3.3规定的试验方法测定实施例1和2的刺激性，试验动物为2.5kg的新西兰白兔，试验结果表明实施例1和2制备聚氨酯防护材料对皮肤无刺激性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种聚氨酯防护材料，其特征在于，包括非织造布和抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述抗菌剂包括水性聚氨酯乳液、银溶液和光引发剂。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液通过将聚己内酯二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯、聚丁二酸丁二醇酯混合，再依次加入二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙胺得到预聚体，将预聚体滴加到水中乳化，最后加入三乙醇胺制得。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液中固含量为30～35％。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述银溶液为纳米银溶液。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂TPO-L。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述抗菌剂还包括分散剂。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯防护材料，其特征在于，所述分散剂选自柠檬酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚马来酸中的一种或多种。
9.一种根据权利要求1所述的聚氨酯防护材料的制备方法，其特征在于，将非织造布放于抗菌剂中浸泡，采用二浸二轧的方法，烘焙，固化，得到聚氨酯防护材料。
10.权利要求9所述的聚氨酯防护材料的应用，其特征在于，所述聚氨酯防护材料在制造医用口罩中的应用。
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