本發(fā)明屬于抗菌聚氨酯材料，尤其涉及一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術：

1、聚氨酯材料是一類產品形態(tài)多樣的合成樹脂，其原料品種豐富，配方組合多，產品形式和應用領域非常廣泛，主要產品形式包括軟質和硬質泡沫塑料、彈性體、涂料、膠黏劑、合成革、防水材料以及鋪裝材料等。聚氨酯產品廣泛應用于家具墊材、交通工具座椅墊材以及各種軟性層壓復合墊材。聚氨酯材料多是由石油化工原料合成的，具有很高的毒性。然而，隨著對未來原材料來源和資源稀缺的日益擔憂，基于可更新資源的單體設計正成為一種需求。

2、合成聚氨酯發(fā)泡材料主要有三種方法：一步法、半預聚物法、預聚物法，其中半預聚物法和預聚物法又稱為兩步法。一步法是指將聚醚或聚酯多元醇、異氰酸酯、擴鏈交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑等原料經過計量后一次性混合在一起，經過反應、固化后得到硬質泡沫制品的方法，由于絕大部分的一步法泡沫合成是在室溫下進行反應的，因此對原料有著較多的要求，如原料在室溫下需為液體、原料各組分之間要有較高的互溶性，不應出現明顯的分層。半預聚物法是指首先將過量的異氰酸酯與多元醇反應制成游離-nco較高的預聚體，反應時，將預聚物與多元醇、擴鏈交聯(lián)劑以及其他助劑混合在一起，得到泡沫制品的方法。預聚物法與半預聚物法的區(qū)別是除預聚體內的多元醇外，不再加入多元醇反應，將預聚體直接與擴鏈交聯(lián)劑、發(fā)泡劑等助劑反應。

3、聚氨酯軟質泡沫主要被應用于家具及交通工具座椅墊材，由于這些材料經常與人體大面積接觸，容易沾染汗液并引起微生物滋生。同時，由于體積較大，它們難以拆卸與清洗，這會導致褪色、污漬和臭味殘留，加速生物降解，最終降低機械強度，縮短產品使用壽命。更重要的是，這些問題會給人類的健康帶來極大的危害。因此，對聚氨酯軟質泡沫進行抗菌防霉改性具有非常重要的應用價值。

4、聚氨酯的抗菌改性常用的方法是通過在體系中添加抗菌劑并共混的技術實現的?？咕鷦┓N類繁多，通常分為天然抗菌劑、無機抗菌劑以及有機抗菌劑三大類，其中天然抗菌劑受原料和加工條件的制約，無機抗菌劑以及有機抗菌劑多用于實際應用中。無機抗菌劑以銀系抗菌劑為主，其優(yōu)點是安全性、耐熱性、耐久性較好，缺點在于價格較高、易于變色、抗菌效率慢、與高分子材料相容性差等。有機抗菌劑主要包括季銨鹽類、季磷鹽類、胍類、酚類、吡啶類，有機抗菌劑具有殺菌速度快、抗菌范圍廣等優(yōu)點，但也存在耐熱性差、易滲出、溶出物具有毒性等問題。

5、當前關于提高聚氨酯抗菌性的方法主要是通過添加填料的形式，關于生物基多異氰酸酯單體的發(fā)展關注較少，尤其是芳香異氰酸酯，原因在于當前成熟的芳香異氰酸酯路線多涉及使用光氣，而光氣具有急性毒性這一特點限制了生物基多異氰酸酯單體的發(fā)展。因此，如何利用聚醚多元醇上的活性官能團引入多種抗菌劑，開發(fā)一款專用于抗菌性聚氨酯的特種聚醚多元醇對于引入多種抗菌基團擴大抗菌性聚氨酯的應用范圍；如何在不使用光氣的前提下制備芳香多異氰酸酯具有重要作用及意義。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，利用聚醚多元醇上的活性官能團引入多種抗菌劑且在不使用光氣的前提下制備芳香多異氰酸酯。

2、本發(fā)明的目的之一采用如下技術方案實現：

3、一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，由以下重量份數的原料通過混合發(fā)泡制備而成：新型多異氰酸酯30~35份；抗菌聚醚多元醇12~16份；聚醚多元醇40~50份；催化劑1~2份；發(fā)泡劑3~5份；交聯(lián)劑2~4份；表面活性劑0.5~1.5份。

4、進一步地，所述抗菌聚醚多元醇的制備方法包括以下步驟：向聚醚多元醇溶液中加入膦配體、抗菌劑，于-3~2℃下攪拌，得到混合液；向混合液中加入偶氮二甲酸酯，升溫至常溫，反應2-5h，得到反應液；反應液經純化得到所述抗菌聚醚多元醇；所述抗菌劑為4-羥基苯丙醛、4-(3-氧代-1-烯-1-基)苯甲酸、3-甲氧基-4-巰基苯甲醛中的任意一種。

5、進一步地，所述聚醚多元醇、膦配體、抗菌劑、偶氮二甲酸酯的摩爾比為1：（1.2~1.5）：1：（1.2~1.5）。

6、進一步地，所述聚醚多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇中的一種，所述膦配體為三苯基磷、三丁基磷中的一種，所述偶氮二甲酸酯為偶氮二甲酸二異丙酯、偶氮二甲酸二乙酯中的一種。

7、更進一步地，所述聚醚多元醇溶液為聚醚多元醇的四氫呋喃溶液。

8、進一步地，所述新型多異氰酸酯的制備方法包括以下步驟：

9、

10、（1）在碳酸鉀、碘代鹽存在的條件下，將橙皮素與溴代丙酰胺于40~50℃下反應3~4h，然后向反應液中加入強堿，于60~65℃下繼續(xù)反應3~4h，得到化合物1；

11、（2）在4-二甲氨基吡啶存在的條件下，將化合物1與二碳酸二叔丁酯反應2~3h，反應結束后，反應液經純化得到所述新型多異氰酸酯。

12、進一步地，所述橙皮素、碳酸鉀、碘代鹽、溴代丙酰胺、強堿的摩爾比為1：（4.5~6）：（0.3~0.5）：（3~3.2）：（6~10）；所述化合物1、4-二甲氨基吡啶、二碳酸二叔丁酯的摩爾比為1：（0.15~0.3）：（3~3.5）；所述碘代鹽為碘化鉀，碘化鈉中的一種，所述溴代丙酰胺為2-溴代丙酰胺；所述強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種。

13、進一步地，所述催化劑為三亞乙基二胺和醋酸鉛的混合物；所述發(fā)泡劑為水和二氯甲烷的混合物；所述交聯(lián)劑為甘油、三羥甲基丙烷中的一種；所述表面活性劑為有機硅表面活性劑。

14、進一步地，所述三亞乙基二胺、醋酸鉛的質量比為1：1，所述水、二氯甲烷的質量比為3:2。

15、本發(fā)明的目的之二在于提供一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料。

16、本發(fā)明的目的之二采用如下技術方案實現：

17、依據上述制備方法制備一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料。

18、本發(fā)明的目的之三在于提供一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料在自行車坐墊領域的應用。

19、本發(fā)明的目的之三采用如下技術方案實現：

20、依據一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料在自行車坐墊領域的應用。

21、相比現有技術，本發(fā)明的有益效果在于：

22、1.本發(fā)明采用綠色化學手段制備出含有三個異氰酸酯基團的新型多異氰酸酯，還在聚醚多元醇上接枝了三種不同的抗菌劑，然后將新型多異氰酸酯、抗菌聚醚多元醇以及常規(guī)聚醚多元醇發(fā)生縮聚，制備了具有抗菌性能的聚氨酯發(fā)泡材料，為制備抗菌聚氨酯提供了新的合成思路。

23、2.本發(fā)明制備過程中減少了有毒原料的使用、降低污染物排放，符合綠色化學的要求。此外，本發(fā)明制備的聚氨酯發(fā)泡材料在具有高抑菌率的同時，力學也性能沒有受到明顯影響。

技術特征：

1.一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，由以下重量份數的原料通過混合發(fā)泡制備而成：新型多異氰酸酯30~35份；抗菌聚醚多元醇12~16份；聚醚多元醇40~50份；催化劑1~2份；發(fā)泡劑3~5份；交聯(lián)劑2~4份；表面活性劑0.5~1.5份。

2.根據權利要求1所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述抗菌聚醚多元醇的制備方法包括以下步驟：向聚醚多元醇溶液中加入膦配體、抗菌劑，于-3~2℃下攪拌，得到混合液；向混合液中加入偶氮二甲酸酯，升溫至常溫，反應2~5h，得到反應液；反應液經純化得到所述抗菌聚醚多元醇；所述抗菌劑為4-羥基苯丙醛、4-(3-氧代-1-烯-1-基)苯甲酸、3-甲氧基-4-巰基苯甲醛中的任意一種。

3.根據權利要求2所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述聚醚多元醇、膦配體、抗菌劑、偶氮二甲酸酯的摩爾比為1：（1.2~1.5）：1：（1.2~1.5）。

4.根據權利要求3所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述聚醚多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇中的一種，所述膦配體為三苯基磷、三丁基磷中的一種，所述偶氮二甲酸酯為偶氮二甲酸二異丙酯、偶氮二甲酸二乙酯中的一種。

5.根據權利要求1所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述新型多異氰酸酯的制備方法包括以下步驟：

6.根據權利要求5所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述橙皮素、碳酸鉀、碘代鹽、溴代丙酰胺、強堿的摩爾比為1：（4.5~6）：（0.3~0.5）：（3~3.2）：（6~10）；所述化合物1、4-二甲氨基吡啶、二碳酸二叔丁酯的摩爾比為1：（0.15~0.3）：（3~3.5）；所述碘代鹽為碘化鉀，碘化鈉中的一種，所述溴代丙酰胺為2-溴代丙酰胺；所述強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種。

7.根據權利要求1所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑為三亞乙基二胺和醋酸鉛的混合物；所述發(fā)泡劑為水和二氯甲烷的混合物；所述交聯(lián)劑為甘油、三羥甲基丙烷中的一種；所述表面活性劑為有機硅表面活性劑。

8.根據權利要求7所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，所述三亞乙基二胺、醋酸鉛的質量比為1：1，所述水、二氯甲烷的質量比為3:2。

9.根據權利要求1-8任一所述的制備方法制備的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料。

10.根據權利要求9所述的自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料在自行車坐墊領域的應用。

技術總結
本發(fā)明屬于抗菌聚氨酯材料技術領域，尤其涉及一種自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法。上述自行車坐墊用聚氨酯發(fā)泡材料由以下重量份數的物質通過混合，發(fā)泡制備而成：新型多異氰酸酯30~35份；抗菌聚醚多元醇12~16份；聚醚多元醇40~50份；催化劑1~2份；發(fā)泡劑3~5份；交聯(lián)劑2~4份；表面活性劑0.5~1.5份；本發(fā)明采用綠色化學手段制備出含有三個異氰酸酯基團的新型多異氰酸酯，減少了有毒原料的使用、降低污染物排放；還在聚醚多元醇上接枝了三種不同的抗菌劑，然后將新型多異氰酸酯、抗菌聚醚多元醇以及常規(guī)聚醚多元醇發(fā)生縮聚，制備了具有抗菌性能的聚氨酯發(fā)泡材料，為制備抗菌聚氨酯提供了新的合成思路。

技術研發(fā)人員：唐仁豐,趙士文,羅賢華,楊書鵬
受保護的技術使用者：天津市全福車業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6