一种基于三乙醇胺的新型抗菌防霉聚氨酯漆膜及其制备方法

本发明抗菌涂料技术领域，涉及一种基于三乙醇胺的新型抗菌防霉聚氨酯漆膜及其制备方法。

背景技术：

现有市售抗菌产品普遍采用添加型抗菌涂料，抗菌添加剂多为无机抗菌剂和小分子有机抗菌剂，涂料通过抗菌剂的释放达到杀灭漆膜表面接触的细菌。但这种抗菌产品的缺点是随着抗菌剂的释放油漆的抗菌性能会不断降低，同时抗菌剂释放到环境还会造成环境污染。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供第一个目的在于提供一种基于三乙醇胺的新型抗菌防霉聚氨酯漆膜及其制备方法。本发明具体提供了如下的技术方案：

1、一种基于三乙醇胺的新型抗菌防霉聚氨酯漆膜的制备方法，步骤为：

1)将三乙醇胺和卤代烷溶于乙醇中，混合搅拌成均一溶液，在30℃～80℃反应12h～72h，用沉淀剂沉淀，真空干燥，得到季铵化三乙醇胺，分子式为：a＝0～18,b＝0～18,c＝0～18,r1为甲基～十八烷基，x为卤族元素；

2)将步骤1)得到的季铵化三乙醇胺和2-乙基-1,3-己二醇、乙酸丁酯、二月桂酸二丁基锡超声搅拌均匀；

3)将步骤2)所得的溶液在惰性气体保护下，加热到50～60℃；

4)将1,6-己二异氰酸酯、乙酸丁酯加入步骤3)的溶液中，加热到65～85℃，反应3～6h，得到抗菌聚氨酯涂料；

5)将步骤4)所得的聚氨酯涂刷在基材表面，自然干燥成膜。

进一步，步骤1)所述的三乙醇胺和卤代烷的摩尔比例为1：4～2：1。

进一步，步骤1)所述的沉淀剂为乙酸乙酯、正己烷、石油醚中的一种或两种。

进一步，按质量份数计，所述的季铵化三乙醇胺52～62份，1,6-己二异氰酸酯300～350份、2-乙基-1,3-己二醇180～220份，二月桂酸二丁基锡0～4份、乙酸丁酯250～270份。

进一步，按质量份数计，所述的季铵化三乙醇胺52～60份，1,6-己二异氰酸酯310～330份、2-乙基-1,3-己二醇190～210份，二月桂酸二丁基锡0～2份、乙酸丁酯250～260份。

进一步，按质量份数计，所述的季铵化三乙醇胺54～56份，1,6-己二异氰酸酯320～330份、2-乙基-1,3-己二醇190～200份，二月桂酸二丁基锡0～1份、乙酸丁酯255～260份。

进一步，所述的卤代烷为溴己烷、溴辛烷、1-溴代十二烷、1-溴代十六烷的一种或几种。

2、根据上述制备方法制备得到的一种基于三乙醇胺的新型抗菌防霉聚氨酯漆膜。

本发明构建结构性抗菌聚氨酯漆膜的原理是，通过多羟基季铵盐的羟基和异氰酸酯反应，将抗菌剂结合到聚氨酯漆膜分子结构中，通过多羟基与异氰酸酯交联构建一种结构性网状抗菌聚氨酯漆膜，达到一个良好的抗细菌和真菌效果，同时漆膜具有很好的稳定性。本发明起到抗菌防霉的原理是，阳离子抗菌剂多羟基季铵盐带正电，而细菌细胞膜带负电，当细菌接触到漆膜表面时，多羟基季铵盐会破坏细菌的膜电位平衡，破坏细胞膜，使细胞内物质流出，从而达到杀灭细菌霉菌的目的。本发明可以用在医疗器材上，也可以用于一些需要高度无菌的实验室与病房，还可以用于室内环境的涂装，为人们提供一个长期抗菌的环境。

本发明的有益效果在于：安全环保，漆膜结构稳定，作用持久，抗菌防霉活性组分不渗出，使得该类涂料具有良好的抗细菌和霉菌性能，且不污染周边环境；制备方法简单，适用于工业化生产。对hg/t3950标准检测用细菌霉菌均可达到有效杀灭。按照hg/t3950检测依据，本技术的抗菌防霉功能为：抗细菌性能为≥99.9％；抗霉菌性能为0级或1级；该抗菌剂和涂料制备方法简单，漆膜结构更稳定，抗菌效果更持久，对环境的污染小。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1为不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜和本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的表面电位图；

图2为不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜和本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗细菌图；

图3为不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜和本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗霉菌图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

取4.5g三乙醇胺和12.5g溴己烷溶在20g的乙醇中，搅拌成均一溶液，将上述溶液加热到70℃，冷凝回流反应24h；用乙酸乙酯沉淀，真空干燥得到白的固体粉末溴己烷季铵化三乙醇胺(qtea-c6)。

取11.5g季铵化三乙醇胺、39.5g2-乙基-1,3-己二醇、25.0g乙酸丁酯、0.1g二月桂酸二丁基锡混合，超声搅拌均匀；所得的溶液通入氮气，加热到60℃；取65.6g1,6-己二异氰酸酯、25.0g乙酸丁酯加入上述溶液中，加热到75℃，反应5h，得到抗菌聚氨酯涂料。用刷子将其涂刷在金属基材表面，晾干，得到抗菌防霉聚氨酯漆膜。

原料配方为1,6-己二异氰酸酯328份、2-乙基-1,3-己二醇197份，二月桂酸二丁基锡0.4份、乙酸丁酯257份，qtea-c655份。

应用于马口铁，性能参数：抗细菌性能为≥99.9％；抗霉菌性能为i级。

实施例2

取5.95g三乙醇胺和9.66g溴辛烷溶在15g的乙醇中，搅拌成均一溶液，将上述溶液加热到70℃，冷凝回流反应24h；用乙酸乙酯沉淀，真空干燥得到白的固体粉末溴辛烷季铵化三乙醇胺(qtea-c8)。

取12.5g季铵化三乙醇胺、39.5g2-乙基-1,3-己二醇、25.0g乙酸丁酯、0.1g二月桂酸二丁基锡混合，超声搅拌均匀；所得的溶液通入氮气，加热到60℃；取65.6g1,6-己二异氰酸酯、25.0g乙酸丁酯加入上述溶液中，加热到75℃，反应5h，得到抗菌聚氨酯涂料。用刷子将其涂刷在金属基材表面，晾干，得到抗菌防霉聚氨酯漆膜。

原料配方为1,6-己二异氰酸酯328份、2-乙基-1,3-己二醇197份，二月桂酸二丁基锡0.4份、乙酸丁酯257份，qtea-c855份。

应用于马口铁，性能参数：抗细菌性能为≥99.9％；抗霉菌性能为i级。

实施例3

取5.95g三乙醇胺和12.46g溴代十二烷溶在15g的乙醇中，搅拌成均一溶液，将上述溶液加热到70℃，冷凝回流反应24h；用乙酸乙酯沉淀，真空干燥得到白的固体粉末溴代十二烷季铵化三乙醇胺(qtea-c12)。

取16.5g季铵化三乙醇胺、39.5g2-乙基-1,3-己二醇、25.0g乙酸丁酯、0.1g二月桂酸二丁基锡混合，超声搅拌均匀；所得的溶液通入氮气，加热到60℃；取65.6g1,6-己二异氰酸酯、25.0g乙酸丁酯加入上述溶液中，加热到75℃，反应5h，得到抗菌聚氨酯涂料。用刷子将其涂刷在金属基材表面，晾干，得到抗菌防霉聚氨酯漆膜。

原料配方为1,6-己二异氰酸酯328份、2-乙基-1,3-己二醇197份，二月桂酸二丁基锡0.4份、乙酸丁酯257份，qtea-c1055份。

应用于马口铁，性能参数：抗细菌性能为≥99.9％；抗霉菌性能为i级。

实施例4

取5.95g三乙醇胺和15.27g溴代十六烷溶在15g的乙醇中，搅拌成均一溶液，将上述溶液加热到70℃，冷凝回流反应24h；用乙酸乙酯沉淀，真空干燥得到白的固体粉末溴代十六烷季铵化三乙醇胺(qtea-c16)。

取18.5g季铵化三乙醇胺、39.5g2-乙基-1,3-己二醇、25.0g乙酸丁酯、0.1g二月桂酸二丁基锡混合，超声搅拌均匀；所得的溶液通入氮气，加热到60℃；取65.6g1,6-己二异氰酸酯、25.0g乙酸丁酯加入上述溶液中，加热到75℃，反应5h，得到抗菌聚氨酯涂料。用刷子将其涂刷在金属基材表面，晾干，得到抗菌防霉聚氨酯漆膜。

原料配方为1,6-己二异氰酸酯328份、2-乙基-1,3-己二醇197份，二月桂酸二丁基锡0.4份、乙酸丁酯257份，qtea-c1655份。

应用于马口铁，性能参数：抗细菌性能为≥99.9％；抗霉菌性能为i级。

实施例5

取39.5g2-乙基-1,3-己二醇、25.0g乙酸丁酯、0.1g二月桂酸二丁基锡混合，超声搅拌均匀；所得的溶液通入氮气，加热到60℃；取65.6g1,6-己二异氰酸酯、25.0g乙酸丁酯加入上述溶液中，加热到75℃，反应5h，得到不添加抗菌剂的聚氨酯涂料。用刷子将其涂刷在金属基材表面，晾干，得到不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜。

原料配方为1,6-己二异氰酸酯328份、2-乙基-1,3-己二醇197份，二月桂酸二丁基锡0.4份、乙酸丁酯257份。

应用于马口铁，性能参数：不抗细菌和霉菌。

图1为实施例5的不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜和本发明实施例1的抗菌防霉聚氨酯漆膜的表面电位图；从图1可以看出本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的表面电位相对于不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜的表面电位有一个很大的提升，表面带正电有助于杀死细菌与霉菌。

图2为实施例5的不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜和本发明实施例1的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗细菌图；图2中对照组为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在最适生长条件下的菌落生长情况，a为不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜的抗菌图，b、c分别为抗菌剂多羟基季铵盐添加量为27份、55份的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗菌图。从图2可以看出，本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗菌效果达到99.9％。

图3(a)为实施例5的不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜，图3(b)为本发明实施例1抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗霉菌图；从图3可以看出，本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜的抗霉菌性能很好，达到i级。

由此可以得出结论：相比于不添加抗菌剂的聚氨酯漆膜，本发明的抗菌防霉聚氨酯漆膜有很好的抗菌防霉作用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。