[发明专利]阳离子水性聚氨酯—壳聚糖共混物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于共混聚合物技术领域，更加具体地说，涉及一种将聚氨酯与壳聚糖进行共混的方法。

背景技术

聚氨酯是20世纪40年代新开发的一类人工合成聚合物，其分子主链中含有许多重复的氨基甲酸酯(-NH-COO-)链段。聚氨酯作为一种性能优异的树脂获得了广泛应用，如用于涂料中可赋予其坚硬、柔韧、耐磨、耐化学品、附着力强、成膜温度低、可室温固化等特点。壳聚糖中含有-OH、-NH₂极性基团，具有较好的吸湿性、保湿性。壳聚糖及其衍生物具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌性等。如能将聚氨酯和壳聚糖共混得到均匀的共混物，把两者的优点集成在一起，有利于进一步拓展其在一些特定应用领域的应用。如壳聚糖因其具有的优点可用作人工皮肤膜，但壳聚糖膜透气率太大容易导致伤口面干燥结痂，且其湿态强度较低、尺寸稳定性较差，将其与聚氨酯共混进行改性引起人们的广泛兴趣。

将聚氨酯和壳聚糖共混到一起，需要综合考虑两者的特性。因壳聚糖耐温性不好，熔融共混并不适合。聚氨酯通常为典型的亲油疏水材料，壳聚糖为典型的亲水性材料，寻找两者共同的溶剂且两者都能达到一定的浓度并不容易。大量传统有机溶剂的使用也会对环境造成影响或导致成本增加。将水性聚氨酯和壳聚糖在水体系中进行共混是很好的思路，但目前现有技术表明，壳聚糖主要溶解在醋酸等酸性水溶液中，普通的水性聚氨酯在酸性条件下稳定性不佳，因此只有在壳聚糖降解到分子链很小的时候才能和这些水性聚氨酯较好的共混，而壳聚糖降解后的短链壳聚糖良好的水溶性也使所制得的共混物耐水性比较差，在水洗等条件下容易被洗脱出来，最终体现为共混物结构上的不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种聚氨酯与壳聚糖共混的方法，通过采用可在醋酸等酸性水溶液中稳定存在的阳离子水性聚氨酯和高相对分子质量的壳聚糖构成共混体系，将两者在醋酸等酸性水溶液环境条件下进行共混，可以获得两者良好的共混效果，克服现有技术中存在的困难。

本发明的技术方案具体是通过阳离子水性聚氨酯和高相对分子质量的壳聚糖在醋酸等酸性水溶液中进行共混，最终得到共混均匀且耐水洗的结构稳定的共混物，进而将聚氨酯和壳聚糖两者的优良性能集成在一起，为其进一步应用推广提供可能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

阳离子水性聚氨酯—壳聚糖共混物及其制备方法，按照下述步骤进行制备：

步骤1，将聚四氢呋喃聚醚二醇(PTMG2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和亲水性扩链剂N-甲基二乙醇胺(MDEA)混合均匀后，得到亲水性的端-NCO预聚体并升温至70℃～80℃油浴反应2～3h，聚四氢呋喃聚醚二醇的数均分子量为2000，聚四氢呋喃聚醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和亲水性扩链剂N-甲基二乙醇胺的摩尔比(mol)为(0.005—0.008)：(0.016—0.02)：(0.0095—0.01)；

步骤2，自然降温至50—60摄氏度加入丙酮稀释，并加入硅烷偶联剂KH550，反应1—2小时；之后再自然降温至35—40摄氏度加入冰乙酸予以中和并反应0.5—1小时，硅烷偶联剂KH550用量为0.001—0.005摩尔份(mol)，丙酮用量为15—20质量份(g)，冰乙酸用量为0.006—0.008摩尔份(mol)；

步骤3，将数均分子量5万-10万的壳聚糖溶解分散在稀冰乙酸水溶液中，壳聚糖用量为0.15—0.2质量份(g)，在稀冰乙酸水溶液中，冰乙酸为0.0031mol，质量百分数0.5％；

步骤4，将步骤3制备的壳聚糖冰乙酸水溶液在600—1000转/min搅拌速度下使用恒压滴液漏斗以每分钟3—5ml速度逐滴加入步骤2所得的体系中，最后旋蒸脱除丙酮，得到稳定乳液。

在上述技术方案中，步骤1中，聚四氢呋喃聚醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和亲水性扩链剂N-甲基二乙醇胺的摩尔比为(0.005—0.006)：(0.016—0.018)：(0.0095—0.0098)。

在上述技术方案中，步骤2中，硅烷偶联剂KH550用量为0.001—0.003摩尔份(mol)，丙酮用量为15—18质量份(g)，冰乙酸用量为0.006—0.008摩尔份(mol)。

在上述技术方案中，步骤4中，通过旋蒸脱除丙酮来调整稳定乳液中的固含量，优选得到固含量为30wt％左右的稳定乳液。