本發(fā)明涉及聚氨酯材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前大部分醫(yī)用手術(shù)手套都是以天然膠乳制成，天然橡膠是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經(jīng)過(guò)凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以順-1,4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其橡膠烴(順-1,4-聚異戊二烯)含量在90％以上，還含有少量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分及灰分等。但是，為了降低病人和醫(yī)護(hù)人員過(guò)敏的風(fēng)險(xiǎn)，越來(lái)越多的醫(yī)院期望淘汰包括手術(shù)手套在內(nèi)天然乳膠制品。目前，在手術(shù)手套應(yīng)用領(lǐng)域比較成熟的合成材料是氯丁橡膠和異戊二烯橡膠(ir)。工業(yè)上最廣泛應(yīng)用的是具有較高順式含量的齊格勒-納塔法生產(chǎn)的聚異戊二烯橡膠，也有用陰離子法生產(chǎn)的類似產(chǎn)品。對(duì)于浸漬手套產(chǎn)品，采用溶液聚合法制備的聚異戊二烯乳液，可以采用與天然乳膠一樣的生產(chǎn)工藝，制得的聚異戊二烯手套具有與天然乳膠手套相近的性能。但是，天然乳膠手套和聚異戊二烯手套都是用硫磺進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，彈性和柔軟性都很好，穿戴透濕性很差，一般穿戴0.5～1.0小時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很多汗液，1.5～2.0小時(shí)以上就要更換手套，還會(huì)使手上有一種硫磺的臭味，給醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)很多的不方便。由于天然乳膠手套和聚異戊二烯手套都含有雙鍵，不能用輻射方式進(jìn)行消毒，否則容易是橡膠材料老化，失去防護(hù)作用。
因此，研發(fā)沒(méi)有異味，消毒方式簡(jiǎn)單，透濕性好，長(zhǎng)時(shí)間穿戴舒適的醫(yī)用手術(shù)手套就成為手術(shù)手套的研發(fā)方向。國(guó)外使用合成聚異戊二烯作為制備材料制作的手術(shù)手套在代替天然乳膠手套上已經(jīng)有很大改進(jìn)了，但是透濕性差仍沒(méi)有改善，并且其原料成本非常高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然乳膠手套，不利于市場(chǎng)推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料及其制備方法，該水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能。
本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯樹脂材料，包括15～50重量份的聚氨酯和50～85重量份的水；
所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得；所述聚合物選自多元醇選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。
優(yōu)選地，所述多元醇聚合物的分子量為500～5000g/mol。
優(yōu)選地，所述二異氰酸脂選自脂肪族二異氰酸酯。
優(yōu)選地，所述親水劑選自二羥甲基丙酸和/或二羥甲基丁酸。
優(yōu)選地，所述水性擴(kuò)鏈劑選自二元胺類化合物或不含親水基團(tuán)的二元醇類化合物。
優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑選自三羥甲基丙烷、蓖麻油和甘油中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述催化劑選自有機(jī)錫類催化劑；
所述有機(jī)溶劑選自丙酮、甲乙酮和乙酸乙酯中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述成鹽劑選自三乙醇胺和/或二乙醇胺。
本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的制備方法，包括以下步驟：
a)將多元醇聚合物和二異氰酸酯混合，聚合反應(yīng)，得到中間體；
b)將所述中間體和水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑和有機(jī)溶劑反應(yīng)，再加入成鹽劑，攪拌后和水混合，得到半透明聚氨酯乳液；
c)將所述半透明聚氨酯乳液減壓蒸餾，得到可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料。
優(yōu)選地，所述步驟a)中反應(yīng)的溫度為80～90℃；反應(yīng)的時(shí)間為1～2h；
所述步驟b)中反應(yīng)的溫度為50～60℃；反應(yīng)的時(shí)間為3～5h。
本發(fā)明提供了一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料，包括15～50重量份的聚氨酯和50～85重量份的水；所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得；所述聚合物選自多元醇選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。本發(fā)明提供的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能。另外，其具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的拉伸強(qiáng)度為21～25mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為589～617％，500％定伸模量為5.9～6.3mpa，透濕率為2900～3200g/m2·d。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料，包括15～50重量份的聚氨酯和50～85重量份的水；
所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得；所述聚合物選自多元醇選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。
本發(fā)明提供的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能，可以很快將汗液產(chǎn)生的水汽排出，使其具有可呼吸的效果，提高手套穿戴舒適性。另外，其具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的拉伸強(qiáng)度為21～25mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為589～617％，500％定伸模量為5.9～6.3mpa，透濕率為2900～3200g/m2·d。
本發(fā)明提供的水性聚氨酯樹脂材料包括15～50重量份的聚氨酯；所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括多元醇聚合物；所述多元醇聚合物選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；所述多元醇聚合物的分子量?jī)?yōu)選為500～5000g/mol。所述聚醚多元醇優(yōu)選選自聚醚1000和/或聚醚2000；所述聚酯多元醇優(yōu)選選自丁二醇類聚酯1000、聚酯2000和聚酯4000中的一種或多種。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述多元醇聚合物具體為聚四氫呋喃醚二醇。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括二異氰酸脂。所述二異氰酸脂優(yōu)選選自脂肪族二異氰酸酯，更優(yōu)選選自氫化4,4-亞甲基二苯基二異氰酸酯(h12mdi)、六亞甲基二異氰酸酯(hdi)和異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述二異氰酸酯具體為異佛爾酮二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括親水劑。所述親水劑優(yōu)選選自二羥甲基丙酸和/或二羥甲基丁酸，更優(yōu)選為二羥甲基丙酸。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括水性擴(kuò)鏈劑；所述水性擴(kuò)鏈劑優(yōu)選選自二元胺類化合物或不含親水基團(tuán)的二元醇類化合物，更優(yōu)選選自乙二胺、1,4-丁二醇和二甘醇中的一種或多種。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括交聯(lián)劑；所述交聯(lián)劑優(yōu)選選自三羥甲基丙烷、蓖麻油和甘油中的一種或多種，更優(yōu)選選自三羥甲基丙烷。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括催化劑；所述催化劑優(yōu)選選自有機(jī)錫類催化劑；更優(yōu)選選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二乙烯三胺和三乙醇胺中的一種或多種。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括有機(jī)溶劑；所述有機(jī)溶劑優(yōu)選選自丙酮、甲乙酮和乙酸乙酯中的一種或多種，更優(yōu)選為丙酮。所述有機(jī)溶劑優(yōu)選選自沸點(diǎn)為50～100℃的有機(jī)溶劑。
在本發(fā)明中，所述聚氨酯的制備原料包括成鹽劑；所述成鹽劑優(yōu)選選自三乙醇胺和/或二乙醇胺，更優(yōu)選為三乙醇胺。
在本發(fā)明中，所述多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10，更優(yōu)選為30～40：15～20：1～5：1～5：1～3：0.1～0.3：1～5：8～10。
本發(fā)明提供的水性聚氨酯樹脂材料包括50～85重量份的水，更優(yōu)選為55～80重量份。本發(fā)明優(yōu)選采用蒸餾水。
本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的制備方法，包括以下步驟：
a)將多元醇聚合物和二異氰酸酯混合，聚合反應(yīng)，得到中間體；
b)將所述中間體和水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑和有機(jī)溶劑反應(yīng)，再加入成鹽劑，攪拌后和水混合，分散，得到半透明聚氨酯乳液；
c)將所述半透明聚氨酯乳液減壓蒸餾，得到可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料。
本發(fā)明將多元醇聚合物和二異氰酸酯混合，聚合反應(yīng)，得到中間體。在本發(fā)明中，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為80～90℃；反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為1～2h。本發(fā)明優(yōu)選在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。本發(fā)明優(yōu)選將多元醇聚合物加入到反應(yīng)釜中邊攪拌邊升溫至所需反應(yīng)溫度，然后真空泵脫水再和二異氰酸酯混合反應(yīng)。
得到中間體后，本發(fā)明將所述中間體和水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑和有機(jī)溶劑反應(yīng)，再加入成鹽劑，攪拌后和水混合，分散，得到半透明聚氨酯乳液。本發(fā)明優(yōu)選將親水劑和水性擴(kuò)鏈劑一起和中間體混合，攪拌均勻后，再和有機(jī)溶劑、催化劑混合，反應(yīng)；再加入成鹽劑。在本發(fā)明中，所述分散優(yōu)選采用高速分散機(jī)進(jìn)行分散；所述分散的速度優(yōu)選為500～1000rpm。所述半透明聚氨酯乳液泛藍(lán)光。所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為50～60℃；反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為3～5h。
得到半透明聚氨酯乳液后，將所述半透明聚氨酯乳液減壓蒸餾，得到可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料。本發(fā)明通過(guò)減壓蒸餾將加入的有機(jī)溶劑去除。
在本發(fā)明中，所述多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑的種類和用量與上述技術(shù)方案一致，在此不再贅述。
本發(fā)明提供的水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能。另外，其具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，可以將其用于手術(shù)手套的制備中。
本發(fā)明提供了一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料，包括15～50重量份的聚氨酯和50～85重量份的水；所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得；所述聚合物選自多元醇選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。本發(fā)明提供的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能。另外，其具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的拉伸強(qiáng)度為21～25mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為589～617％，500％定伸模量為5.9～6.3mpa，透濕率為2900～3200g/m2·d。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1
將聚四氫呋喃二醇(ptmg)33份加入反應(yīng)釜中，邊攪拌，邊升溫到80～90℃，用真空泵脫水1小時(shí)，然后加入異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)22份，保溫80℃反應(yīng)1小時(shí)，得到中間體；
再稱取2.5份二羥甲基丙酸(dmpa)和3.0份二甘醇一起加入釜內(nèi)，攪拌均勻后再依次加入20份丙酮，0.01份二月桂酸二丁基錫。在50～80℃，反應(yīng)3小時(shí)。然后加入1.6份三羥甲基丙烷(tmp)，25份丙酮，計(jì)時(shí)反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，降溫至50℃以下，加入33份丙酮與3份三乙醇胺；降溫后加185份去離子水，用高速分散機(jī)以500-1000r/min速度下將聚氨酯聚合物進(jìn)行分散，得到固含量25％的半透明泛藍(lán)光乳液；
將上述乳液在減壓下，進(jìn)行脫丙酮操作，60min后出料得到乳液濃度為45％半透明的水性聚氨酯樹脂材料。
本發(fā)明對(duì)實(shí)施例1制備的水性聚氨酯樹脂材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、500％定模量和透濕率進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試樣品的厚度均為0.01mm，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例1～3制備的水性聚氨酯材料和天然乳膠、聚異戊二烯的性能測(cè)試結(jié)果：
表1本發(fā)明實(shí)施例1～3制備的水性聚氨酯材料和天然乳膠、聚異戊二烯
的性能測(cè)試結(jié)果
由表1可知：聚氨酯材料的力學(xué)性能與天然乳膠和聚異戊二烯相近，500％定伸模量相近，都小于7mpa符合astmd3577-01a所規(guī)定的材料的物理性能標(biāo)準(zhǔn)。但是，聚氨酯材料的透濕率大大超過(guò)了天然乳膠和聚異戊二烯，使得聚氨酯材料具有極好的透濕性。
實(shí)施例2
取聚四氫呋喃醚二醇(ptmg-1500)50份加入反應(yīng)釜中，邊攪拌，邊升溫到80～90℃，用真空泵脫水1小時(shí)，然后加入異佛爾酮二異氰酸酯(二異氰酸酯)(ipdi)22份，保溫80℃反應(yīng)1小時(shí)，得到中間體；
再稱取2.5份二羥甲基丙酸(dmpa)和3.0份二甘醇擴(kuò)鏈劑一起加入釜內(nèi)，攪拌均勻后再依次加入20份丙酮低沸點(diǎn)溶劑，0.01份二月桂酸二丁基錫催化劑。在50-80℃時(shí)，反應(yīng)3小時(shí)。然后加入1.6份三羥甲基丙烷(tmp)交聯(lián)劑，25份丙酮，計(jì)時(shí)反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，降溫至50℃以下，加入33份丙酮與3份三乙醇胺成鹽劑。降溫后加185份去離子水，用高速分散機(jī)以500～1000r/min速度下將聚氨酯聚合物進(jìn)行分散，得到固含量25％的半透明泛藍(lán)光乳液；
將上述乳液在減壓下，進(jìn)行脫丙酮操作，60min后出料得到最終乳液濃度為45％半透明的水性聚氨酯樹脂材料。
本發(fā)明對(duì)實(shí)施例2制備的水性聚氨酯樹脂材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、500％定模量和透濕率進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例3
取聚四氫呋喃醚二醇(ptmg-1500)50份加入反應(yīng)釜中，邊攪拌，邊升溫到80～90℃，用真空泵脫水1小時(shí)，然后加入六亞甲基二異氰酸酯(hdi)16.6份，保溫80℃反應(yīng)2小時(shí)，得到中間體；
再稱取2.5份二羥甲基丙酸(dmpa)和3.0份二甘醇擴(kuò)鏈劑一起加入釜內(nèi)，攪拌均勻后再依次加入20份丙酮低沸點(diǎn)溶劑，0.01份二月桂酸二丁基錫催化劑。在50-80℃時(shí)，反應(yīng)3小時(shí)。然后加入1.6份三羥甲基丙烷(tmp)交聯(lián)劑，25份丙酮，計(jì)時(shí)反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，降溫至50℃以下，加入33份丙酮與3份三乙醇胺成鹽劑。降溫后加185份去離子水，用高速分散機(jī)以500～1000r/min速度下將聚氨酯聚合物進(jìn)行分散，得到固含量25％的半透明泛藍(lán)光乳液；
將上述乳液在減壓下，進(jìn)行脫丙酮操作，60min后出料得到最終乳液濃度為45％半透明的水性聚氨酯樹脂材料。
本發(fā)明對(duì)實(shí)施例3制備的水性聚氨酯樹脂材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、500％定模量和透濕率進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料，包括15～50重量份的聚氨酯和50～85重量份的水；所述聚氨酯由包括質(zhì)量比為30～50：15～25：1～10:0.5～20:0.1～10:0.1～0.5:1～10:1～10的多元醇聚合物、二異氰酸酯、水性擴(kuò)鏈劑、親水劑、交聯(lián)劑、催化劑、成鹽劑和有機(jī)溶劑制得；所述聚合物選自多元醇選自聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。本發(fā)明提供的可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料具有優(yōu)異的排出透濕性能。另外，其具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該可呼吸手術(shù)手套用水性聚氨酯樹脂材料的拉伸強(qiáng)度為21～25mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為589～617％，500％定伸模量為5.9～6.3mpa，透濕率為2900～3200g/m2·d。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。