专利名称：抗菌防水透湿复合功能材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗菌防水透湿复合功能材料，具体涉及一种防水透湿聚氨酯 (PU)/纳米抗菌粒子(NAP)复合功能材料及其制备方法，本发明还涉及该防水透湿聚氨酯 (PU)/纳米抗菌粒子(NAP)复合功能材料在制备医用防护服方面的应用。
背景技术：
目前，应用于织物层压或涂层的防水透湿材料主要有两类主流材料，一类是聚四 氟乙烯(PTFE)薄膜，另一类是嵌段聚氨酯(PU)乳液和薄膜。其中，PTFE主要以层压的方式与织物进行层压整理。PTFE薄膜有两代产品，第一 代产品为微孔薄膜，微孔的直径远小于水滴或雾滴的直径(200 μ m)，但是远大于水汽的直 径(0.4Χ10_4μπι)，从而实现防水透湿。由于PTFE本身的惰性，不能够与织物进行良好的 粘合，为此，开发了第二代PTFE薄膜。使用时一般将PTFE薄膜与亲水性薄膜层压在一起成 为复合薄膜，此时的透湿机理为，亲水薄膜分子中亲水基团的“化学阶梯石”作用，即通过吸 附_扩散_解吸方式，水蒸气分子沿着阶梯从高湿度一侧迁移到低湿度一侧，进行透湿。虽 然PTFE面料的防水透湿性能出色，但是由于该类薄膜难以被自然界降解，大规模的应用使 得PTFE渐渐成为环境的杀手。因此，在环境保护主义大行其道的今天，PTFE面临着环保的 危机。而且，PTFE价格贵，经过PTFE整理后，织物的柔软性和悬垂性也不尽人意。PU乳液或薄膜是以涂层或层压的技术制备防水透湿织物，PU大分子中含有大 量的极性基团，分子间作用力很强，因此具有优良的成膜性，并能与织物进行良好的粘合。 PU涂层为无孔薄膜，膜的连续性使其具有优异的防水性，而透湿机理则以“功能微孔” 和亲水基团的“化学阶梯石”两种方式同时作用。一方面PU中的极性基团或亲水基团， 如-OH、-NHCOO-、-SO3H、-COOH等的“化学阶梯石”作用，使水蒸气分子沿着阶梯从高湿度一 侧迁移到低湿度一侧；另一方面PU由软链段(可逆相)和硬链段(固定相)组成，其中固 定相具有较高的玻璃化转变温度(Tg)和结晶熔融温度(Tm)，而可逆相在15°C -60°c温度 范围内有明显的玻璃化转变温度(Tg)和结晶熔融温度(Tm)。如果把Tg或Tm设定为人体 需求的舒适温度，当环境温度低于Tg或Tm时，聚合物分子链段的运动被冻结，聚合物处于 结晶态或玻璃态，分子链的致密排列使得透湿量较小；而当环境温度高于Tg或Tm时，聚合 物的大分子链段解冻而处于橡胶态，高分子的链间间隙(自由体积)明显增大，从而具有高 透湿量。嵌段功能PU材料的这种透湿性即穿着舒适性可通过人体或外界环境温度的变化 而自行调节，具有智能化的功效。因此，PU涂层或层压具有能与织物良好的粘合，无孔膜的连续性使其具有优异的 防水性，固定相和可逆相构成的嵌段化学结构使其通过“功能微孔”和“化学阶梯石”两种 方式实现透湿性，而且这种透湿性能具有智能化的功效且价格较低。此外，PU乳液，减少了 有机溶剂的使用，绿色环保。更重要的是，PU比PTFE价格便宜。目前对于防水透湿织物的多功能化研究，即使防水透湿织物同时具有抗菌、保 暖、阻燃、抗静电、防紫外等特殊功能的研制，国内外现在还处于起步阶段。获取防水透湿功能与其它功能复合的途径大多数采用功能纳米粒子与防水透湿材料进行物理共混的形式， 此法容易出现纳米粒子分散不均勻、团聚，无机纳米粒子与聚合物相容性不好，以及影响防 水透湿材料的力学性能等现象，因此其应用也就受到一定的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗菌防水透湿聚氨酯(PU)/纳米抗菌粒子 (NAP)复合功能材料及其制备方法和应用，利用无机/有机杂化理论，对功能纳米抗菌粒子 (NAP)进行表面修饰后，将其以化学键接枝到防水透湿PU材料上，从而良好的改善功能纳 米粒子的分散性和与聚合物之间的相容性，获得功能持久的抗菌防水透湿复合功能织物， 最后再采用涂层技术，将所获得的复合功能织物制备成抗菌防水透湿医用防护服产品。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现一种抗菌防水透湿复合功能材料，包括如下重量比的组分防水透湿聚氨酯(PU) 92-98份；纳米抗菌粒子(NAP) 2-8份。所述防水透湿聚氨酯由多元醇、二元或多元异氰酸酯和扩链剂制备而成。所述多元醇为聚醚型或聚酯型。所述二元或多元异氰酸酯为芳香族、脂肪族或脂环族。所述扩链剂为小分子二醇或二胺类。所述纳米抗菌粒子为纳米Ag+，其粒径为10-80nm。上述抗菌防水透湿复合功能材料的制备方法，包括以下步骤1)对纳米抗菌粒子进行化学修饰，使其稳定的分散在水中，并且被双官能团的偶 联剂活化，形成A组分，其化学反应式如下
权利要求
一种抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，包括如下重量比的组分防水透湿聚氨酯 92 98份；纳米抗菌粒子2 8份。
2.根据权利要求1所述的抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，所述防水透湿聚 氨酯由多元醇、二元或多元异氰酸酯和扩链剂制备而成。
3.根据权利要求2所述的抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，所述多元醇为聚 醚型或聚酯型。
4.根据权利要求2所述的抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，所述二元或多元 异氰酸酯为芳香族、脂肪族或脂环族。
5.根据权利要求2所述的抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，所述扩链剂为小分子二醇或二胺类。
6.根据权利要求1所述的抗菌防水透湿复合功能材料，其特征在于，所述纳米抗菌粒 子为纳米Ag+，其粒径为10-80nm。
7.一种制备如权利要求1所述的抗菌防水透湿复合功能材料的方法，包括以下步骤 1)对纳米抗菌粒子进行化学修饰，使其稳定的分散在水中，并且被双官能团的偶联剂活化，形成A组分，其化学反应式如下
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述双官能团的偶联剂为Ν-β-(氨 乙基)-Y -氨丙基三甲氧基硅烷。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯的软段和硬段的质量比 为 1 2. 5 1 4。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述酮肟为丁酮肟。
11.所述抗菌防水透湿复合功能材料在织物方面的应用，其特征在于，选用具有活 泼-H基团的酮肟类有机小分子，对聚氨酯/纳米抗菌粒子复合物预聚体进行封端反应，并 对织物进行涂层时，调节温度将封端的异氰酸酯解封，与织物上的羟基-OH反应生成氨基 甲酸酯结构，在聚氨酯/纳米抗菌粒子复合物与织物间生成化学键而达到牢固的粘合作 用，其化学反应式如下
12.所述抗菌防水透湿复合功能材料在制备医用防护服中的应用,
全文摘要
本发明公开了一种抗菌防水透湿复合功能材料，包括如下重量比的组分防水透湿聚氨酯92-98份，纳米抗菌粒子2-8份；其制备方法包括以下步骤1)纳米抗菌粒子的化学修饰；2)防水透湿功能聚氨酯预聚体的制备；3)化学修饰后的纳米抗菌粒子与防水透湿功能聚氨酯预聚体的化学接枝反应，最终制得本发明的抗菌防水透湿聚氨酯/纳米抗菌粒子复合功能材料，采用涂层技术，使该功能材料与织物作用，可制备成抗菌防水透湿医用防护服产品，经检测，该医用防护服具有较好的抗菌、防水、透湿性能。
文档编号D06M15/564GK101987885SQ20091014438
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者严德正 申请人:合肥普尔德医疗用品有限公司