本发明属于聚氨酯材料
技术领域：
，具体涉及一种光催化聚氨酯材料的制备方法。
背景技术：
：聚氨酯材料由于其优异的物理与化学性能，深受广大消费者的青睐。在日常生活中，聚氨酯产品广泛的应用在服装、箱包、装饰、汽车、航空以及医疗等领域。在使用的过程中，聚氨酯制品不可避免的会受到有机污渍的侵扰，如：各种染料、食物饮料污渍和各种易生菌等，而且聚氨酯的洗涤与杀菌过程复杂且浪费能源，给消费者带来许多困扰和麻烦。随着环境的日益恶化，特别是最近以来全球重大污染事件的发生，消费者对聚氨酯制品的要求越来越高，这也促使科研人员开展了相关自清洁技术的研究。中国专利cn1522795a，
专利名称：为：一种光催化自清洁薄膜。报导了一种光催化自清洁薄膜。该发明制备了双层膜结构，表面层由二氧化钛填充；底层为含有二氧化钛、三氧化二铝和二氧化锡的复合膜。这种膜结构能在自然光照射下，有效的降解有害物质的特点。中国专利cn101525504a，
专利名称：为：具有自分层隔离作用的光催化自清洁涂膜剂及其制备方法。该发明将二氧化钛添加到由无机水溶胶粘结剂、树脂乳液或水分散剂中，制备了具有光催化自清洁功能的涂膜剂。中国专利cn101250596和cn101250597，
专利名称：分别为：含有纳米功能性材料的自清洁皮革或制品的制备方法和纳米自清洁皮革或制品的制备方法。该两项发明将纳米级固体颗粒混合到有机氟涂饰剂中；然后在室温下采用有机氟涂饰剂对皮革或制品进行喷涂、刷漆或辊涂，使皮革或制品不沾水、不沾油，具有自清洁功能。目前，光催化自清洁功能大多使用纳米二氧化钛等无机纳米粒子作为填充物来实现。中国专利cn101525504a，
专利名称：为：具有自分层隔离作用的光催化自清洁涂膜剂及其制备方法，该专利报导纳米二氧化钛的含固量要达到5％以上时才能显示出光的催化性。另外，纳米二氧化钛与聚合物相容性较差，被包覆的纳米二氧化钛无法发挥催化作用，纳米级二氧化钛无机粒子容易脱落，这些问题导致了纳米二氧化钛等无机粒子无法在聚氨酯领域实现光催化自清洁功能以及工业化生产。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本发明提供一种光催化聚氨酯材料的制备方法，填补了聚氨酯在光催化自清洁功能领域的空白，实现了聚合物与纳米二氧化钛的相容，体现出良好的光催化性能。为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应10-15min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌10-15min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应1-3h，超声反应2-4h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应3-5h，恒温处理1-2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应30-50min，然后减压蒸馏反应1-3h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为30-35%，所述密封超声反应的频率为1.5-3.5khz，超声温度为30-50℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.3-0.5mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为5-10g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为15-20g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3000-3500r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为70-80℃，冷凝水出口温度为40-50℃。所述步骤3中的超声反应频率为5.5-9.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为50-70℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的20-40%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500-3500r/min，所述滴加速度为10-15ml/min，所述搅拌速度为3500-5500r/min。所述步骤5中的加温微波反应的温度为120-150℃，微波功率为100-200w，所述恒温处理的温度为90-100℃。作为改进，所述微波加热反应采用梯度反应体系，其反应步骤如下：温度功率时间50-80℃100-120w10-30min100-110℃150-170w20-30min140-150℃180-200w剩余时间所述步骤6中的超声反应的频率为8.5-12.5khz，温度为70-80℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的40-60%，温度为70-80℃。步骤1将聚氨酯材料溶解在n，n-二甲基乙酰胺中，通过密封超声反应的方式将其快速溶解，形成聚氨酯的溶解液。步骤2将钛酸正丁酯放入无水乙醇中，通过搅拌形成溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，将钛酸正丁酯均匀分布醇液中。步骤3将分散醇液回流反应保证聚乙烯吡咯烷酮与钛酸正丁酯的接触，同时保证钛酸正丁酯的分散性能，超声反应能够将钛酸正丁酯的连接键打开，形成二氧化钛粒子，并且在聚乙烯吡咯烷酮的作用下形成包裹，得到聚乙烯吡咯烷酮包裹二氧化钛的醇液。步骤4中将引发剂加入包裹液中能够形成混合均匀，并且在聚乙烯吡咯烷酮的作用下形成良好的分散体系，保证引发剂在包裹液中的分散；将包裹液滴加至聚氨酯的溶解液中，不仅利用了n，n-二甲基乙酰胺与无水乙醇的溶解性，同时也利用了聚乙烯吡咯烷酮将纳米氧化钛粒子和引发剂均匀分布在聚氨酯内。步骤5通过加温微波反应能够提供能量，也提供微波处理动能，提高引发剂的引发作用，将纳米二氧化钛粒子作用至聚氨酯上，形成聚氨酯的链接改性，通过恒温处理的方式降低分子活力，保证聚氨酯的光催化性能改性。步骤6将改性聚氨酯溶液超声反应达到分散的效果，通过减压蒸馏的方式将溶剂去除，得到光催化性能改性的聚氨酯材料。本发明通过钛酸正丁酯溶解在含聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇中，回流反应和超声反应后得到二氧化钛包裹液，然后通过与引发剂混合后加入聚氨酯材料-n，n-二甲基乙酰胺溶液，得到混合液，经加温微波反应和恒温处理，得到改性聚氨酯溶液，最后经过超声反应和减压蒸馏反应得到改性聚氨酯材料。从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：1.本发明填补了聚氨酯在光催化自清洁功能领域的空白，实现了聚合物与纳米二氧化钛的相容，体现出良好的光催化性能。2.本发明将聚氨酯材料易于溶解在n，n-二甲基乙酰胺的有机溶剂中，而且具有良好的成型性和可塑性，同时也为改性提供了液相反应条件。3.本发明制备的光催化聚氨酯材料能够产生大量的活泼自由基，使光催化自清洁聚氨酯材料可以高效的去除污染。4.本发明采用微波处理方法能够促进引发剂反应，将纳米二氧化钛连接在聚氨酯上，大大提高了无机粒子的牢固度。具体实施方式结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。实施例1一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应10min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌10min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应1h，超声反应2h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应3h，恒温处理1h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应30min，然后减压蒸馏反应1h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为30%，所述密封超声反应的频率为1.5khz，超声温度为30℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.3mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为5g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为15g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3000r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为70℃，冷凝水出口温度为40℃。所述步骤3中的超声反应频率为5.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为50℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的20%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500r/min，所述滴加速度为10ml/min，所述搅拌速度为3500r/min。所述步骤5中的加温微波反应的温度为120℃，微波功率为100w，所述恒温处理的温度为90℃。所述步骤6中的超声反应的频率为8.5khz，温度为70℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的40%，温度为70℃。实施例2一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应15min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌15min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应3h，超声反应4h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应5h，恒温处理2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应50min，然后减压蒸馏反应3h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为35%，所述密封超声反应的频率为3.5khz，超声温度为50℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.5mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为10g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为20g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3500r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为80℃，冷凝水出口温度为50℃。所述步骤3中的超声反应频率为9.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为70℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的40%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为3500r/min，所述滴加速度为15ml/min，所述搅拌速度为5500r/min。所述步骤5中的加温微波反应的温度为150℃，微波功率为200w，所述恒温处理的温度为100℃。所述步骤6中的超声反应的频率为12.5khz，温度为80℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的60%，温度为80℃。实施例3一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应12min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌12min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应2h，超声反应3h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应4h，恒温处理2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应40min，然后减压蒸馏反应2h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为32%，所述密封超声反应的频率为2.5khz，超声温度为40℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.4mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为8g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为18g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3200r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为75℃，冷凝水出口温度为45℃。所述步骤3中的超声反应频率为7.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为60℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的30%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500r/min，所述滴加速度为13ml/min，所述搅拌速度为4500r/min。所述步骤5中的加温微波反应的温度为140℃，微波功率为150w，所述恒温处理的温度为95℃。所述步骤6中的超声反应的频率为8.5-12.5khz，温度为70-80℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的40-60%，温度为70-80℃。实施例4一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应12min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌12min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应2h，超声反应3h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应4h，恒温处理2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应40min，然后减压蒸馏反应2h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为32%，所述密封超声反应的频率为2.5khz，超声温度为40℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.4mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为8g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为18g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3200r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为75℃，冷凝水出口温度为45℃。所述步骤3中的超声反应频率为7.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为60℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的30%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500r/min，所述滴加速度为13ml/min，所述搅拌速度为4500r/min。所述步骤5中的所述恒温处理的温度为95℃；所述微波加热反应采用梯度反应体系，其反应步骤如下：温度功率时间50℃100w10min100℃150w20min140℃180w剩余时间所述步骤6中的超声反应的频率为10.5khz，温度为75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的50%，温度为75℃。实施例5一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应12min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌12min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应2h，超声反应3h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应4h，恒温处理2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应40min，然后减压蒸馏反应2h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为32%，所述密封超声反应的频率为2.5khz，超声温度为40℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.4mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为8g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为18g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3200r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为75℃，冷凝水出口温度为45℃。所述步骤3中的超声反应频率为7.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为60℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的30%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500r/min，所述滴加速度为13ml/min，所述搅拌速度为4500r/min。所述步骤5中的所述恒温处理的温度为95℃；所述微波加热反应采用梯度反应体系，其反应步骤如下：温度功率时间80℃120w30min110℃170w30min150℃200w剩余时间所述步骤6中的超声反应的频率为9.5khz，温度为75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的45%，温度为75℃。实施例6一种光催化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1，将聚氨酯材料置于n，n-二甲基乙酰胺中，密封超声反应12min，直至完全溶解，形成溶液a；步骤2，将钛酸正丁酯加入无水乙醇，机械搅拌12min，然后加入聚乙烯吡咯烷酮形成分散醇液；步骤3，将分散醇液放入反应釜中回流反应2h，超声反应3h，冷却后得到二氧化钛包裹液；步骤4，将引发剂加入在二氧化钛包裹液中，分散均匀后滴加至溶液a中，搅拌均匀，得到混合液；步骤5，将混合液放入微波反应釜中加温微波反应4h，恒温处理2h，得到改性聚氨酯溶液；步骤6，将改性聚氨酯溶液超声反应40min，然后减压蒸馏反应2h，得到改性聚氨酯材料。所述步骤1中的溶液a的聚氨酯材料的质量浓度为32%，所述密封超声反应的频率为2.5khz，超声温度为40℃。所述步骤1中的密封超声反应的压力为0.4mpa。所述步骤2中的钛酸正丁酯的浓度为8g/l，所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为18g/l，所述机械搅拌的搅拌速度为3200r/min。所述步骤3中的回流反应采用冷凝水冷却，回流反应的温度为75℃，冷凝水出口温度为45℃。所述步骤3中的超声反应频率为7.5khz，超声反应采用水浴超声反应，温度为60℃，所述冷却采用氮气冷却法。所述步骤4中的引发剂加入量是钛酸正丁酯摩尔量的30%，所述引发剂采用过硫酸铵，所述分散方法为机械搅拌法，搅拌速度为1500r/min，所述滴加速度为13ml/min，所述搅拌速度为4500r/min。所述步骤5中的所述恒温处理的温度为95℃；所述微波加热反应采用梯度反应体系，其反应步骤如下：温度功率时间50℃110w20min100℃160w25min150℃200w剩余时间所述步骤6中的超声反应的频率为11.5khz，温度为75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的55%，温度为75℃。综上所述，本发明具有以下优点：1.本发明填补了聚氨酯在光催化自清洁功能领域的空白，实现了聚合物与纳米二氧化钛的相容，体现出良好的光催化性能。2.本发明将聚氨酯材料易于溶解在n，n-二甲基乙酰胺的有机溶剂中，而且具有良好的成型性和可塑性，同时也为改性提供了液相反应条件。3.本发明制备的光催化聚氨酯材料能够产生大量的活泼自由基，使光催化自清洁聚氨酯材料可以高效的去除污染。4.本发明采用微波处理方法能够促进引发剂反应，将纳米二氧化钛连接在聚氨酯上，大大提高了无机粒子的牢固度。可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。当前第1页12