[发明专利]氨酯-丙烯酸酯/纳米金属复合乳液及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种氨酯‑丙烯酸酯/纳米金属复合乳液及其制备方法。本发明以富含羧基的聚氨酯链段为分散剂，金属离子被羧基吸附，以富含羟基的丙烯酸酯单体为还原剂，不需要外加还原剂；金属离子和其分散剂与还原剂均匀分散于乳胶粒内，乳液聚合过程中，金属离子被原位还原为纳米金属，生成的具有粘弹性的高分子链又能充当纳米金属保护剂，阻碍了纳米金属的聚集，形成的纳米金属粒径小且分布窄。本发明所制备的水性聚(氨酯‑丙烯酸酯)/纳米金属复合乳液解决了纳米金属易团聚、氧化、变色等难题。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种氨酯-丙烯酸酯/纳米金属复合乳液及其制备方法。

背景技术

无机抗菌剂相对于有机抗菌剂具有强力的抗菌效果、良好的热稳定性，并对细胞及组织无明显毒性，得到了广泛的应用，可分为金属离子型、金属氧化物型和纳米金属型三大类。金属离子型是指直接将抗菌性金属离子(如Ag⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等)作为抗菌剂，虽然杀菌效果好，但是容易氧化变色，抗菌时效短。金属氧化物型是将具有光催化作用的纳米金属氧化物作为抗菌剂(如二氧化钛，氧化锌)，在紫外、水和氧气的条件下具有较好的抗菌效果，但是其应用受到紫外、水和氧气等条件的限制。纳米金属作为一种新兴的功能材料，具有很稳定的物理和化学性质，在电子、光学和抗菌等方面具有十分优异的性能，纳米金属能通过表面原子对金属离子的缓释过程，实现较长时效的抗菌性能。

目前，液相化学还原法是最广泛的纳米金属制备方法，其一般需要分散剂将金属离子在某种液体中分散，用还原剂将金属离子还原，并在分散剂和保护剂的作用下保持在纳米尺寸。Mohammad Nahid Siddiqui等人所著“Synthesis and characterization ofpoly(2-hydroxyethylmethacrylate)/silver hydrogel nanocomposites prepared viain situradical polymerization”(Siddiqui MN,Redhwi H H,Tsagkalias I,etal.Synthesis and characterization of poly(2-hydroxyethyl methacrylate)/silverhydrogel nanocomposites prepared via in situ radical polymerization[J].Thermochimica Acta,2016,643:53-64.)采用乙烯基单体为液相，使用本体自由基聚合技术，以富含羟基的树脂作为还原剂原位还原银离子，制备了聚甲基丙烯酸2-羟乙基酯/银水凝胶纳米复合材料，但是由于是本体聚合，以单体作为分散介质，导致银离子分散效果差，所制备的纳米银粒径在20～40nm，粒径较大且分布较宽。中国专利CN111659902A公开了一种纳米银分散液及其制备方法，采用水作为液相，聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，硼氢化钠为还原剂，γ氨丙基三乙氧基硅烷为保护剂，由于金属离子、分散剂、保护剂和还原剂具有不同的水溶性，在溶液中的溶解能力不同，分布不均匀，还原反应发生场所不固定，制备的纳米银粒径在5～25nm，粒径分布较宽。中国专利CN103865373 B公开了一种阴离子水性聚氨酯纳米银复合涂层的制备方法，采用水性聚氨酯乳液为液相，以水性聚氨酯树脂为分散剂和保护剂，以硼氢化钠为还原剂，利用水性聚氨酯上的羧基对金属离子的吸附作用和处于高弹态下聚合物的高粘性，一定程度上限制了纳米银的聚集，但是由于金属离子和还原剂硼氢化钠都是后加入到水性聚氨酯乳液中，还原反应不只存在于乳胶粒内部，制备的纳米银粒径在10～20纳米，粒径较大。中国专利CN108530601 B公开了一种用于自灭菌型薄壁材料的纳米银水性聚氨酯及其制备方法，以聚醚二元醇、异氰酸酯和亲水扩链剂为原料合成聚氨酯预聚体，采用银离子水溶液原位乳化水性聚氨酯为液相，使得大部分银离子进入乳胶粒内部，但是由于还原剂为外加的维生素C溶液，所制备的纳米银粒径较大。