Page 117 - 《精细化工》2021年第12期

第 12 期 胡继广，等: UV 固化改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及抗菌性能 ·2479·

链剂含量的 WPU。结果表明，WPU 薄膜具有优良 Nexus-870 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
的耐水性、柔韧性。有研究表明，因蓖麻油具有长 Nicolet 公司；MS2000 马尔文激光粒度仪，英国
[7]
烷基链，其具有一定抗菌效果 。 Malvern 公司；XLM-500 型智能电子拉力试验机，
UV 固化技术能很好解决 WPU 在使用过程中固 中国深圳新三思材料检测有限公司。
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化时间长的缺点，LI 等 制备一种 UV 固化超支化 1.2 步骤
水性聚氨酯涂料。结果表明，该涂层具有固化速度 1.2.1 UV 固化型蓖麻油基 WPU 乳液的制备
快、硬度好等特点。WPU 链段中含有微生物生长所 将 17.76 g IPDI（0.08 mol）、18.66 g（0.02 mol）
需的碳源，因此在一定情况下容易滋生细菌，危害 真空脱水 CO 加入装有温度计、搅拌桨的三口瓶中，
人类健康，所以制备抗菌型 WPU 十分必要。其中， 再滴入两滴 T-9，80 ℃下反应 2.5 h。降温至 30 ℃以
传统阳离子 WPU 骨架中含有季铵盐结构，具有一 下加入适量丁酮调节黏度，再逐滴加入 3.68 g
定的抑菌效果，但效果达不到实际使用要求，这就 MDEA（0.031 mol）升温至 65 ℃反应 2 h，至—NCO
[9]
需要在 WPU 体系中引入抗菌剂 。常用抗菌剂有纳 基团含量达到理论值（采用二正丁胺法 [13] 滴定）。降
米银、季铵盐类、吡啶类、N-卤胺类和胍类。其中， 温至 40 ℃以下加入计量的 HEMA（占总预聚体质
胍类抗菌剂具有优异抗菌性，同时，其还具有低细 量的 5%），60 ℃保持 2 h。反应结束后，降温至 30 ℃
胞毒性、不产生耐药性等特点，具有良好的使用价 以下，加入与 MDEA 等物质的量的乙酸中和成盐，
值 [10-11] 。因此，以胍类抗菌剂制备抗菌 WPU 具有 得到 UV 固化型蓖麻油基聚氨酯。最后在高速剪切
很好的研究意义。胍基为阳离子物质，要在保证引 下加入去离子水乳化，再减压蒸馏除去溶剂，制备
入胍基的同时确保 WPU 乳液稳定。张孜文等 [12] 将 出固含量 30%的 UV 固化蓖麻油基水性聚氨酯乳液，
双键功能化胍基原料通过 UV 固化的方式成功引入 制得的产物命名为 UV 固化蓖麻油基水性聚氨酯
到非离子 WPU 中，属于后添加抗菌剂的方法，但 （UWPU-3）。按照 MDEA 含量不同依次命名为
对于胍基如何引入阳离子 WPU 中并且起到抗菌作 UWPU-1、UWPU-2、UWPU-3、UWPU-4、UWPU-5，
用的报道较少。
具体原料配比见表 1，合成路线如下所示。
本实验采用 WPU 预聚体乳化相转变过程中氨
基与异氰酸根反应的方法，在 WPU 体系中直接引 表 1 合成 UV 固化蓖麻油基水性聚氨酯的原料配比
入胍基，制备出一系列具有优良抗菌性能的 UV 固化 Table 1 Raw material ratio of synthesis of UV-curable
castor oil-based waterborne polyurethane
蓖麻油基 WPU，对改性前后乳液稳定性、胶膜耐水
IPDI/mol CO/mol MDEA/mol w(MDEA)/%
性、力学性能、抗菌性能等进行了考察。本研究为
UWPU-1 0.08 0.02 0.024 6
阳离子 WPU 应用于抗菌涂料领域提供了理论依据。
UWPU-2 0.08 0.02 0.028 7
1 实验部分 UWPU-3 0.08 0.02 0.031 8
UWPU-4 0.08 0.02 0.034 9
1.1 试剂与仪器 UWPU-5 0.08 0.02 0.040 10
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI，工业级），浙江传
化公司；蓖麻油（CO，羟值 163 mg KOH/g）、N- 1.2.2 AH 改性乳液的制备
甲基二乙醇胺（MDEA，化学纯）、甲基丙烯酸羟乙 取上述 UWPU-3 备用，将占预聚体质量 0.8%、
酯（HEMA，化学纯）、氨基胍盐酸盐（AH，化学 1.0%、1.2%的氨基胍盐酸盐溶于去离子水中并保持
纯）、光引发剂 2-羟基-2 甲基苯丙酮（分析纯）、丁 AH 水溶液温度在 5~10 ℃之间，然后进行高速
酮（化学纯），麦克林试剂公司；乙酸（化学纯）， （2000 r/min）剪切乳化步骤，保持 10 min，减压蒸
国药集团化学试剂有限公司；辛酸亚锡（T-9，分析 馏除去溶剂，制备出固含量 30%的 AH 改性可 UV
纯)，北京化工三厂；普通聚醚 WPU，广安化工有 固化蓖麻油基抗菌水性聚氨酯乳液，分别命名为
限公司。 GWPU-a、GWPU-b、GWPU-c。