CN112646466A - 水性聚氨酯抗菌材料、其制法及其于触摸表面的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供水性聚氨酯抗菌材料、其制法及其于触摸表面的应用。该材料包括A组分和作为交联剂的分装B组分，其中，A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂40wt％～60wt％；去离子水17wt％～38.3wt％；水性底材润湿剂0.2wt％～1wt％；水性消泡剂0.5wt％～1wt％；水性流平剂0.5wt％～1wt％；水性成膜助剂2wt％～10wt％；水性增稠剂0.5wt％～2wt％；水性消光剂0.1wt％～3wt％；水性抗菌材料1wt％～5wt％；所述B组分选自水性聚六亚甲基异氰酸酯。本申请的水性聚氨酯抗菌材料不仅具有保护、装饰、遮盖产品本身缺陷的作用同时还具有抗菌性，且不含有禁用物质大幅度降低了VOCs气体的挥发，可应用于3C电子产品、汽车内饰、医疗设备、礼品包装的产品的表面，且制备方法简单易行，是一种绿色环保的制备工艺，可大规模生产。

Description

水性聚氨酯抗菌材料、其制法及其于触摸表面的应用

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯抗菌材料，特别涉及一种种水性聚氨酯抗菌材 料、其制备方法及于触摸表面的应用，属于环境保护领域。

背景技术

触摸表面的新材料被广泛应用于3C电子产品、汽车内饰、医疗设备、礼品 包装的产品的表面，起到保护、装饰、遮盖产品本身缺陷的作用。在这些产品 时，都会与产品的表面新材料直接接触，伴随着人们对环保、健康、安全意识 的提高，对产品表面新材料的要求日益严格。但是，现有技术中，90-95％为溶 剂型材料，只起到保护、装饰、遮盖产品本身缺陷的作用，而且溶剂型产品在 使用的过程中会有大量的VOCs(挥发性有机化合物)挥发，不仅会对大气造成 污染，而且对使用者健康造成非常大的危害，是职业病诱发的直接因素之一， 同时存在安全隐患(如火灾、***等)。现在市场上销售的包装上的新材料主 要为溶剂型包括三种，第一种是单组份树脂类材料：主要组成成份由热塑性或 热固性树脂、有机溶剂、助剂、颜料或交联剂按照一定比例配制而成，使用时 添加一定比例的有机溶剂调配至施工所需的粘度，通过一定的施工方式涂覆于 产品表面，经过强制干燥后在产品表面形成封闭的材料，起到保护、装饰、遮 盖产品本身缺陷的作用；第二种是双组份树脂类材料：主要组成成份为含有反 应官能团的树脂、有机溶剂、助剂、颜料按照一定的比例配制而成作为A组份， 交联剂作为B组份，独立包装。使用时将A组份与B组份按照一定的设计比例 进行混合，并添加一定比例的有机溶剂调至施工所需的粘度，通过一定的施工 方式涂覆于产品表面，经过强制干燥后在产品表面形成封闭的材料，起到保护、 装饰、遮盖产品本身缺陷的作用；第三种是紫外光固化类材料：主要组成成份 为含有反应官能团的树脂、有机溶剂、助剂、颜料按照一定的比例配制而成。 使用时添加一定比例的有机溶剂调至施工所需的粘度，通过一定的施工方式涂 覆于产品表面，经过紫外光照射后在产品表面形成封闭的材料，起到保护、装 饰、遮盖产品本身缺陷的作用。溶剂型材料即使通过技术手段对产品重新设计 仍然无法根除对VOCs(挥发性有机化合物)的使用，同时无法改变VOCs(挥 发性有机化合物)对大气污染和安全危害的存在。

VOCs(挥发性有机化合物)是参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成， 其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs(挥发性 有机化合物)具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌 作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害，是职业病产生 的直接原因之一。VOCs(挥发性有机化合物)还是导致城市灰霾和光化学烟雾 的重要前体物。为了应对大气污染，国家在今年陆续针对行业出台了相关行业 应对VOCs(挥发性有机化合物)的管控标准：《GB 30981-2020工业防护涂料 有害物质限量》、《GB 38507油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量的限 值》，依据标准目前溶剂型产品很大程度上无法满足，主要基于如下两个原因： 一是原材料自身无法满足设计标准；二是产品满足后在应用过程中无法满足标 准管控要求。VOCs(挥发性有机化合物)不仅对大气造成污染，而且是易燃危 险化学品。对企业的安全管理成本造成升高、政府监管压力增大，人生伤害、 社会安全风险事故频发，近年来挥发性有机化合物使用企业事故频发对人员伤 害和社会都造成了恶劣影响。

因此，如何提供一种抗菌新材料不仅具有保护、装饰、遮盖产品本身缺陷 的作用同时具有抗菌性能且挥发VOCs气体较少的新材料是一个亟待解决的问 题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯抗菌材料、其制法及其于触摸表面 的应用，以克服现有技术中的触摸表面的新材料只能保护、装饰、遮盖产品本 身缺陷的作用，不具有抗菌性能以及克服了现有技术中溶剂型材料使用会挥发 VOCs气体，给环境以及人身健康带来的伤害的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种水性聚氨酯抗菌材料，包括A组分和作为交联剂的分装B组分，其中， A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂40wt％～60wt％；去离子水17 wt％～38.3wt％；水性底材润湿剂0.2wt％～1wt％；水性消泡剂0.5wt％～1wt％； 水性流平剂0.5wt％～1wt％；水性成膜助剂2wt％～10wt％；水性增稠剂0.5wt％～2 wt％；水性消光剂0.1wt％～3wt％；水性抗菌材料1wt％～5wt％；所述B组分选 自水性聚六亚甲基异氰酸酯。

可选地，所述水性树脂的质量分数上限选自45wt％、50wt％、55wt％、60 wt％；所述水性树脂的质量分数上限选自40wt％、45wt％、50wt％、55wt％。

可选地，所述去离子水的质量分数上限选自20wt％、25wt％、30wt％、35 wt％、38.3wt％；所述去离子水的质量分数下限选自17wt％、20wt％、25wt％、 30wt％、35wt％。

可选地，所述水性底材润湿剂的质量分数上限选自0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.0wt％；所述水性底材润湿剂的质量分数下限选自0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、 0.8wt％。

可选地，所述水性消泡剂的质量分数上限选自0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％；所述水性消泡剂的质量分数下限选自0.5wt％、0.6wt％、0.7 wt％、0.8wt％、0.9wt％。

可选地，所述水性流平剂的质量分数上限选自0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％；所述水性流平剂的质量分数下限选自0.5wt％、0.6wt％、0.7 wt％、0.8wt％、0.9wt％。

可选地，所述水性成膜助剂的质量分数上限选自3wt％、4wt％、5wt％、 6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％；所述水性成膜助剂的质量分数下限选 自2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％。

可选地，所述水性增稠剂的质量分数上限选自1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％； 所述水性增稠剂的质量分数下限选自0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％。

可选地，所述水性消光剂的质量分数上限选自0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％；所述水性消光剂的质量分数下限选自0.1wt％、 0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％。

可选地，所述水性抗菌材料的质量分数上限选自2wt％、3wt％、4wt％、 5wt％；所述水性抗菌材料的质量分数下限选自1wt％、2wt％、3wt％、4wt％。

可选地，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份 水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.0-1.3:1。

可选地，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份 水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.0:1。

可选地，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份 水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.1:1。

可选地，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份 水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.2:1。

可选地，所述组分所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分 A组份水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.3:1。

可选地，所述水性树脂选自型号选自水性羟基丙烯酸分散体。

可选地，所述水性羟基丙烯酸分散体的型号选自

XP 2470和

2043中的至少一种；

可选地，所述水性底材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物。

可选地，所述聚醚硅氧烷共聚物的型号选自

Wet KL 245、

Wet270、

Twin 4100中的至少一种。

可选地，所述水性消泡剂的选自破泡聚硅氧烷和憎水颗粒在聚乙二醇中的 混合物(BYK-024)和聚醚改性的聚二甲基硅氧烷溶液(BYK-019)中的至少一 种。

可选地，所述水性流平剂选自聚醚改性硅氧烷溶液。

可选地，所述聚醚改性硅氧烷溶液的型号选自BYK-346、BYK-333和 BYK-378中的至少一种。

可选地，所述水性成膜助剂选自丙二醇丁醚。

可选地，所述水性消光材料选自气相二氧化硅。

可选地，所述水性增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂。

可选地，所述缔合型聚氨酯增稠剂选自PUR-44和Gel-0434中的至少一种。

可选地，所述水性抗菌材料选自纳米银离子。

在一较为具体的实施例中，所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组 分以及各组分含量如下：水性树脂58.45wt％；去离子水27.65wt％；水性底材润 湿剂0.5wt％；水性消泡剂0.85wt％；水性流平剂0.85wt％；水性成膜助剂6wt％； 水性增稠剂1.15wt％；水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

在一较为具体的实施例中，所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组 分以及各组分含量如下：水性树脂57.45wt％；去离子水28.65wt％；水性底材润 湿剂0.6wt％；水性消泡剂0.75wt％；水性流平剂0.75wt％；水性成膜助剂6wt％； 水性增稠剂1.25wt％；水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

所述一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，包括由A组分和B组分进行混 合，之后用水调至施工的黏度，涂覆于产品表面，经过干燥后在产品表面形成 的封闭的材料。

可选地，所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为400～600r/min条件下，向料缸中加入水性树脂，之后加入去离子 水并在400～600r/min继续搅拌10～30min，至混合均匀，制得混合液a；

(2)在转速为800～1000r/min条件下，向混合液a中加入水性消泡剂，并持续 搅拌20～60min，之后再加入水性底材润湿剂和水性流平剂，继续搅拌至混合均 匀,制得混合液b；

(3)将水性成膜助剂加入去离子水中，待散热结束后，在转速为800～1000r/min条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为400～600r/min条件下，向混合液c中加入水性增稠剂，混合均 匀后加入水性消光材料，继续搅拌均匀后加入水性抗菌材料，最后用去离子水 调节黏度，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组分。

可选地，所述A组分中包括水性树脂。

可选地，所述组分B与组分A中水性树脂的质量比为1.0-1.3:1。

可选地，所述A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂40 wt％～60wt％；去离子水17wt％～38.3wt％；水性底材润湿剂0.2wt％～1wt％；水 性消泡剂0.5wt％～1wt％；水性流平剂0.5wt％～1wt％；水性成膜助剂2wt％～10 wt％；水性增稠剂0.5wt％～2wt％；水性消光剂0.1wt％～3wt％；水性抗菌材料 1wt％～5wt％。

所述的水性聚氨酯抗菌材料于触摸表面的应用。

可选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于3C电子产品中的应用。

可选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于汽车内饰中的应用。

可选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于医疗设备中的应用。

可选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于礼品包装中的应用。

本申请的水性聚氨酯抗菌材料通过附著力底涂的承上启下的作用可应用于 金属材质中。

本申请的水性树脂作为A组分的成膜物质，所述

XP 2470、

2043均含有较高的羟值与B组份中的异氰酸酯官能团发生化学反应， 形成高性能的表面膜。

本申请中，

XP 2470、

2043用量根据A组份与B组份 之间的比例设计而定，比例设定后依据交联密度设计，测试最终形成的膜的物 性决定设计是否合理。

本申请中，所述水性底材润湿剂对被涂物进行表面润湿，有利于膜的铺展， 并消除润湿不良造成的表面缺陷，间接对消光材料进行有效润湿，提高分散效 率。

本申请中，由于水性底材润湿剂

Wet KL 245、

Wet 270、

Twin 4100三个产品自身表面张力不同，决定了加入配方中对产品自身表面张力 的调节结果也不同，达到同样的效果添加量也不同，依据实验结果和采购成本， 综合评估其最终具体选用型号和用量。

本申请中，所述水性消泡剂消除材料在制备过程中因分散、搅拌而产生的 泡沫，为产品提供良好的罐内外观；同时在膜形成的过程中消除泡沫引起的缺 陷，形成致密、连续、美观的装饰效果。

本申请中，水性消泡剂BYK-024、BYK-019依据实验结果和效果表现，综 合评估其最终二者用量和搭配比例。

本申请中，所述丙二醇丁醚作为成膜助剂为膜的形成起到有效的溶解作用， 使成膜物质有效成膜。

本申请中，所述丙二醇丁醚依据成膜物质的特性决定其使用量。

本申请中，所述消光材料起调整膜的表面光泽度作用。需选用经过表面处 理过亲水性的气相二氧化硅或未经任何表面处理过的气相二氧化硅；处理和未 处理过的气相二氧化硅会对膜的表面效果产生不同的影响，同时消光材料的颗 粒大小(粒径)也会对表面效果产生较大影响：颗粒大，消光作用强，用量少； 反之颗粒小，消光作用弱，用量大。本申请中，所述水性增稠剂起调整粘度和 施工性的作用。选择假塑性流体类增稠剂和牛顿型增稠剂，二者存在着根本性 的根本性区别。依据假塑性流体与牛顿型流体原理，并通过实验指标检测验证 决定二者的用量与恰当的搭配比例。

本申请中，所述水性抗菌材料对膜形成后抗菌作用起到至关重要的作用。 抗菌材料的种类决定了抗菌的不同，添加量的多少决定了灭菌能力，所以必须 通过仔细的配方设计，并赋予相关的检测手段方可筛选出合适的抗菌材料的添 加量，达到抗菌的要求。

本申请中，去离子水起稀释调节粘度的作用。需要选用去离子水，普通的 水由于里面含有其他化学杂质如各种阳离子和阴离子，会对产品的制备过程、 存储引起负面作用。

本申请中，所述水性聚六亚甲基异氰酸酯作为A组份的交联剂，主要通过 与A组份中成膜物质含有的羟基发生化学反应，形成致密的网状结构决定了膜 的最终性能。

本申请中，理论上B组份中的-NCO(异氰酸酯官能团)和A组份中的-OH(羟 基)摩尔比＝1/1。但是由于水、成膜助剂对-NCO的消耗、官能团活性和位阻影 响，通常设定摩尔比>1，具体摩尔比的确定需结合干燥工艺设定：干燥温度越 高，摩尔比会越小(但不能<1)，反之干燥温度越低，摩尔比会越大(但不能 无限大)，均需要结合工艺用实验进行有效验证。

本申请中，过多的-NCO干燥后没有有效的官能团与其发生反应，其将会残 存在膜中，以增塑剂的形式存在，极大地改变了膜的性能；虽然-NCO会与空气 中的水汽发生反应，但是湿度条件不确定会导致膜的性能的不稳定。

本申请中，摩尔比的设定对胶化有着至关重要的影响。当摩尔比>1.3后， 将A组份与B组份混合后可使用时间被大幅缩短；当摩尔比在1～1.3之间时， 将A组份与B组份混合后可使用时间可被控制在2～4小时，满足使用的条件， 因此本申请中-NCO(异氰酸酯官能团)和A组份中的-OH(羟基)摩尔比范围为 1.0-1.3:1。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)本申请提供的水性聚氨酯抗菌材料不仅具有保护、装饰、遮盖产品本 身缺陷的作用同时还具有抗菌性，更能长期有效的杀菌和保护健康，满足人们 对生活的需求。

(2)本申请水性聚氨酯抗菌材料采用水作为溶剂取代了现有技术中的溶剂 型材料，不含有禁用物质(如乙苯、环氧丙烷、苯乙烯、苯、亚硝酸异丙酯、 亚硝酸丁酯、乙二醇单***、乙二醇***醋酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇甲醚 乙酸酯、2-硝基丙烷、N-甲基-2-吡咯烷酮、三甘醇二***、乙二醇二甲醚、乙 二醇二甲醚、甲苯、二甲苯等)，在制备和使用过程中VOCs(挥发性有机化合 物)挥发量＜200g/L与溶剂型材料挥发量≥600g/L相比降低80～90％，大幅度降 低了对环境的污染，减少了对使用者身体伤害。

(3)本申请的水性聚氨酯抗菌材料不属于易燃危险化学品，改变了传统溶 剂型材料在仓储、运输、使用安全和政府监管形式，不仅有效地降低了企业和 使用者的成本，大大增加了生产和使用的安全性。

(4)本申请的水性聚氨酯抗菌材料制备方法简单易行，可应用于3C电子 产品、汽车内饰、医疗设备、礼品包装的产品的表面，可大规模生产，是一种 绿色环保工艺。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本 发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释 说明。

以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。

所述水性羟基丙烯酸分散体的型号选自

XP 2470和

2043中的至少一种；

所述水性底材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物；

所述聚醚硅氧烷共聚物的型号选自

Wet KL 245、

Wet 270、

Twin 4100中的至少一种。

所述聚醚硅氧烷共聚物的型号选自

Wet KL 245、

Wet 270、

Twin 4100中的至少一种；

所述水性消泡剂选自破泡聚硅氧烷和憎水颗粒在聚乙二醇中的混合物 (BYK-024)和聚醚改性的聚二甲基硅氧烷溶液(BYK-019)中的至少一种。

所述水性流平剂选自聚醚改性硅氧烷溶液。

所述聚醚改性硅氧烷溶液的型号选自BYK-346、BYK-333和BYK-378中 的至少一种。

所述水性成膜助剂选自丙二醇丁醚。

所述水性消光材料选自气相二氧化硅。

所述水性增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂。

所述缔合型聚氨酯增稠剂选自PUR-44和Gel-0434中的至少一种。

所述水性抗菌材料选自纳米银离子。

实施例1

所述水性聚氨酯抗菌材料的制备方法如下：

由A组分和B组分进行按照A/B＝5：1(重量比)混合，之后用水调至施工的 黏度，涂覆于产品表面，经过80℃干燥30分钟后在产品表面形成的封闭的材料。

所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组分以及各组分含量如下：水 性树脂58.45wt％；去离子水27.65wt％；水性底材润湿剂0.5wt％；水性消泡剂 0.85wt％；水性流平剂0.85wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.15wt％； 水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为400r/min条件下，向料缸中加入水性羟基丙烯酸分散体型号 为

XP 2470，之后加入去离子水并在400r/min继续搅拌10min，至 混合均匀，制得混合液a；

(2)在转速为800r/min条件下，向混合液a中加入破泡聚硅氧烷，并持续 搅拌20min，之后再加入聚醚硅氧烷共聚物型号为

Wet KL 245和聚醚改 性硅氧烷型号为BYK-346溶液，继续搅拌至混合均匀,制得混合液b；

(3)将水性丙二醇丁醚加入去离子水中，待散热结束后，在转速为800r/min 条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为400r/min条件下，向混合液c中加入缔合型聚氨酯增稠剂 型号PUR-44，混合均匀后加入水性消光材料，继续搅拌均匀后加入水性抗菌材 料，最后用去离子水调节黏度50～70KU，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组 分。

实施例2

所述水性聚氨酯抗菌材料的制备方法如下：

由A组分和B组分进行按照A/B＝5：1(重量比)混合，之后用水调至施工的 黏度，涂覆于产品表面，经过80℃干燥30分钟后在产品表面形成的封闭的材料。

所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组分以及各组分含量如下：水 性树脂57.45wt％；去离子水28.65wt％；水性底材润湿剂0.6wt％；水性消泡剂0.75wt％；水性流平剂0.75wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.25wt％； 水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为500r/min条件下，向料缸中加入水性羟基丙烯酸分散体型号 为

XP 2470和

2043，之后加入去离子水并在400r/min继续 搅拌10min，至混合均匀，制得混合液a；

(2)在转速为900r/min条件下，向混合液a中加入破泡聚硅氧烷，并持续 搅拌20min，之后再加入聚醚硅氧烷共聚物型号为

Wet 270和

Twin 4100和聚醚改性硅氧烷型号为BYK-333和BYK-378溶液，继续搅拌至混合均 匀,制得混合液b；

(3)将水性丙二醇丁醚加入去离子水中，待散热结束后，在转速为900r/min 条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为500r/min条件下，向混合液c中加入缔合型聚氨酯增稠剂 型号Gel-0434，混合均匀后加入气相二氧化硅，继续搅拌均匀后加入纳米银离 子，最后用去离子水调节黏度50～70KU，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组 分。

实施例3

所述水性聚氨酯抗菌材料的制备方法如下：

由A组分和B组分进行按照A/B＝5：1(重量比)混合，之后用水调至施工的 黏度，涂覆于产品表面，经过80℃干燥30分钟后在产品表面形成的封闭的材料。

所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组分以及各组分含量如下：水 性树脂58.45wt％；去离子水27.65wt％；水性底材润湿剂0.5wt％；水性消泡剂 0.85wt％；水性流平剂0.85wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.15wt％； 水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为600r/min条件下，向料缸中加入水性羟基丙烯酸分散体型号 为

XP 2470，之后加入去离子水并在400r/min继续搅拌10min，至 混合均匀，制得混合液a；

(2)在转速为800r/min条件下，向混合液a中加入破泡聚硅氧烷，并持续 搅拌20min，之后再加入聚醚硅氧烷共聚物型号为

Wet 270和

Twin 4100和聚醚改性硅氧烷型号为BYK-333溶液，继续搅拌至混合均匀,制得混合 液b；

(3)将水性丙二醇丁醚加入去离子水中，待散热结束后，在转速为800r/min 条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为600r/min条件下，向混合液c中加入缔合型聚氨酯增稠剂 型号Gel-0434，混合均匀后加入气相二氧化硅，继续搅拌均匀后加入纳米银离 子，最后用去离子水调节黏度50～70KU，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组 分。

实施例4

所述水性聚氨酯抗菌材料的制备方法如下：

由A组分和B组分进行按照A/B＝5：1(重量比)混合，之后用水调至施工的 黏度，涂覆于产品表面，经过80℃干燥30分钟后在产品表面形成的封闭的材料。

所述一种水性聚氨酯抗菌材料，A组分中各组分以及各组分含量如下：水 性树脂57.45wt％；去离子水28.65wt％；水性底材润湿剂0.6wt％；水性消泡剂 0.75wt％；水性流平剂0.75wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.25wt％； 水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为600r/min条件下，向料缸中加入水性羟基丙烯酸分散体型号 为

2043，之后加入去离子水并在600r/min继续搅拌10min，至混合均 匀，制得混合液a；

(2)在转速为1000r/min条件下，向混合液a中加入破泡聚硅氧烷，并持 续搅拌20min，之后再加入聚醚硅氧烷共聚物型号为

Twin 4100和聚醚改 性硅氧烷型号为BYK-378溶液，继续搅拌至混合均匀,制得混合液b；

(3)将水性丙二醇丁醚加入去离子水中，待散热结束后，在转速为1000r/min 条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为600r/min条件下，向混合液c中加入缔合型聚氨酯增稠剂 型号Gel-0434，混合均匀后加入气相二氧化硅，继续搅拌均匀后加入纳米银离 子，最后用去离子水调节黏度50～70KU，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组 分。

对本申请的实施例1～4实施例4制得水性聚氨酯抗菌材料分别进行硬度、 RCA、耐橡皮摩擦、耐羊毛毡摩擦、附着力、耐化性、耐污性、耐腐蚀性、耐 冲击、耐水煮、高低温冲击、高湿高温以及抗菌性能测试。

对本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行硬测试，参照ASTM D3363-00条件(1)三菱铅笔，(2)负重750gf，结果为≥3H。

对本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行RCA，参照ASTMF2357，条 件(1)50cycles,(2)负重175gf，结果符合标准。

对本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐橡皮摩擦测试，参照ASTM D4752标准，条件(1)400cycles；(2)负重500gf，(3)速度2秒/来回，(4) 距离3CM，(5)橡皮，EF-74(不含砂)，结果符合标准。

对本实施例制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐羊毛毡摩擦，参照ASTM D 4752，条件：(1)20000cycles，(2)负重200gf，(3)速度2秒/来回，(4) 距离3CM，(5)羊毛毡CS-5，结果符合标准。

对本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行附着力测试，参照ASTM D 3363-00，条件(1)胶带3M-600，(2)划格间距1MM*1MM，结果附着力≥4B。

对本实施例制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐化性测试，参照ASTM D 4752，条件(1)负重0.5Kgf，(2)采用如下化学试剂酸PH＝4.7(100ml diw+5g NaCl+5g Na₂HPO₄+2ml99％CH₃COOH、NIVEA Cream、玻璃清洁剂WINDEX

以及99.5％试剂级酒精，(3)采用8#纱布，(4)速度2秒/来回，(5)250 个循环，(6)在摩擦的过程中不断补充测试液，使纱布保持湿润，(7)测试 后使用99.5％试剂级酒精清洁测试区域后待干燥后再进行观察，结果表明，本实 施例中的水性聚氨酯抗菌材料表明无明显变化，光泽度以及硬度均无明显变化。

将本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐污性测试，测试时间，1H 测试温度为室温(23±3℃)，测试试剂：

1)唇膏(兰蔻191)

2)咖啡(3in 1)

3)水性墨水

4)划痕长度：15mm

测试后使用99.5％试剂级酒精(或70％IPA)清洁测试区域后待干燥后再进行 观察，结果表明，表面无变化。

将本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐腐蚀性测试，参照ASTM B 117-03，条件(1)采用5％NaCl+0.26g/L醋酸铜溶液，(2)TMP＝35℃连续喷雾 72H，然后取出后使用纯净水冲洗干净，并使用无尘布擦拭干净后观察涂膜表面； 结果表明，材料表面无腐蚀、无起泡、无剥离现象。

将本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐冲击测试，参照GB/T 1732-93，条件(1)负重0.5Kg，(2)高度50CM，结果表明，材料表面涂层与 素材均无脱层现象。

将本实施例中制得的水性聚氨酯抗菌材料进行耐水煮测试，参照JIS 5600-6-2标准，条件(1)水温≥95℃，(2)时间1H，(3)水煮后放置1H后 进行附著力测试，结果表明材料表面无异常，附着力为5B。

将本实施例制得的水性聚氨酯抗菌材料进行高低温冲击测试，条件(1)温 度65℃放置2H，之后在加减40℃分别放置2H，(2)温度变化时间≤5MIN， (3)16cycles，结果表明，材料表面无变化。

将本实施例制得的水性聚氨酯抗菌材料进行高温高湿测试，(1)温度＝25℃+ 湿度＝50％放置2h，再取出常温放置2h，之后温度＝-20℃+湿度＝0％放置12h， 再取出常温放置4h，之后温度＝43℃+湿度＝80％放置12h，之后取出常温放置3h， 再取出在温度＝65℃+湿度＝20％放置12h，最后取出常温放置2h，

(2)3cycles，(3)测试附著力，结果表明材料表面无异常变化、附著力：≥4B。

将本实施例制得的水性聚氨酯抗菌材料进行抗菌性测试，符合JIS Z 2801-2010抗菌加工制品-抗菌性试验方法和抗菌效果的测定评价标准ATCC 8739大肠杆菌，结果表明抗菌率>99.9％；符合JIS Z 2801-2010抗菌加工制品- 抗菌性试验方法和抗菌效果的测定评价标准ATCC 6538P金黄色葡萄球菌，结 果表明，抗菌率>99.9％；符合ISO 22196：2011塑料和其它非多孔表面抗菌活 度的测量评价标准ATCC 8739大肠杆菌，结果表明抗菌率>99.9％；符合ISO 22196：2011塑料和其它非多孔表面抗菌活度的测量评价标准ATCC 6538P金黄 色葡萄球菌，结果表明抗菌率>99.9％。

综上，本申请的水性聚氨酯抗菌材料不仅具有保护、装饰、遮盖产品本 身缺陷的作用同时还具有抗菌性，且不含有禁用物质大幅度降低了VOCs气体 的挥发，可可应用于3C电子产品、汽车内饰、医疗设备、礼品包装的产品的表 面。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让 熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发 明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本 发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，包括A组分和作为交联剂的分装B组分，其中，A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂40wt％～60wt％；去离子水17wt％～38.3wt％；水性底材润湿剂0.2wt％～1wt％；水性消泡剂0.5wt％～1wt％；水性流平剂0.5wt％～1wt％；水性成膜助剂2wt％～10wt％；水性增稠剂0.5wt％～2wt％；水性消光剂0.1wt％～3wt％；水性抗菌材料1wt％～5wt％；所述B组分选自水性聚六亚甲基异氰酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，所述水性树脂选自型号选自水性羟基丙烯酸分散体；

优选地，所述水性底材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物；

优选地，所述水性消泡剂的选自破泡聚硅氧烷和憎水颗粒在聚乙二醇中的混合物和聚醚改性的聚二甲基硅氧烷溶液中的至少一种；

优选地，所述水性流平剂选自聚醚改性硅氧烷溶液；

优选地，所述水性成膜助剂选自丙二醇丁醚；

优选地，所述水性消光材料选自气相二氧化硅；

优选地，所述水性增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂。

3.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.0-1.3:1。

4.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，所述水性抗菌材料选自纳米银离子。

5.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂58.45wt％；去离子水27.65wt％；水性底材润湿剂0.5wt％；水性消泡剂0.85wt％；水性流平剂0.85wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.15wt％；水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

6.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯抗菌材料，其特征在于，A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂57.45wt％；去离子水28.65wt％；水性底材润湿剂0.6wt％；水性消泡剂0.75wt％；水性流平剂0.75wt％；水性成膜助剂6wt％；水性增稠剂1.25wt％；水性消光剂1.55wt％；水性抗菌材料3wt％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于包括由A组分和B组分进行混合，之后用水调至施工的黏度，涂覆于产品表面，经过80℃干燥30分钟后在产品表面形成的封闭的材料。

8.根据权利要求7所述的水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述A组分的制备方法包括以下步骤：

(1)在转速为400～600r/min条件下，向料缸中加入水性树脂，之后加入去离子水并在400～600r/min继续搅拌10～30min，至混合均匀，制得混合液a；

(2)在转速为800～1000r/min条件下，向混合液a中加入水性消泡剂，并持续搅拌20～60min，之后再加入水性底材润湿剂和水性流平剂，继续搅拌至混合均匀,制得混合液b；

(3)将水性成膜助剂加入去离子水中，待散热结束后，在转速为800～1000r/min条件下，加入混合液b中，制得混合液c；

(4)调节转速为400～600r/min条件下，向混合液c中加入水性增稠剂，混合均匀后加入水性消光材料，继续搅拌均匀后加入水性抗菌材料，最后用去离子水调节黏度，制得所述水性聚氨酯抗菌材料的A组分。

9.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述A组分中包括水性树脂；

优选地，所述组分B组份水性聚六亚甲基异氰酸酯中-NCO与组分A组份水性树脂中-OH的摩尔质量比为1.0-1.3:1。

10.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于，A组分中各组分以及各组分含量如下：水性树脂40wt％～60wt％；去离子水17wt％～38.3wt％；水性底材润湿剂0.2wt％～1wt％；水性消泡剂0.5wt％～1wt％；水性流平剂0.5wt％～1wt％；水性成膜助剂2wt％～10wt％；水性增稠剂0.5wt％～2wt％；水性消光剂0.1wt％～3wt％；水性抗菌材料1wt％～5wt％。

11.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述水性树脂选自型号选自水性羟基丙烯酸分散体；

优选地，所述水性羟基丙烯酸分散体的型号选自

XP 2470和

2043中的至少一种；

优选地，所述水性底材润湿剂选自聚醚硅氧烷共聚物；

优选地，所述聚醚硅氧烷共聚物的型号选自

Wet KL 245、

Wet 270、

Twin 4100中的至少一种；

优选地，所述水性消泡剂的选自破泡聚硅氧烷和憎水颗粒在聚乙二醇中的混合物和聚醚改性的聚二甲基硅氧烷溶液中的至少一种；

优选地，所述水性流平剂选自聚醚改性硅氧烷溶液；

优选地，所述聚醚改性硅氧烷溶液的型号选自BYK-346、BYK-333和BYK-378中的至少一种；

优选地，所述水性成膜助剂选自丙二醇丁醚；

优选地，所述水性消光材料选自气相二氧化硅；

优选地，所述水性增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂；

优选地，所述缔合型聚氨酯增稠剂选自PUR-44和Gel-0434中的至少一种。优选地，所述B组分选自水性聚六亚甲基异氰酸酯。

12.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述水性抗菌材料选自纳米银离子。

13.由权利要求1-6中任一项所述的水性聚氨酯抗菌材料或权利要求7-12中任一项所制得的水性聚氨酯抗菌材料于触摸表面的应用。

14.如权利要求13所述的用途，其特征在于，所述水性聚氨酯抗菌材料于3C电子产品中的应用；

优选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于汽车内饰中的应用；

优选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于医疗设备中的应用；

优选地，所述水性聚氨酯抗菌材料于礼品包装中的应用。