[发明专利]一种纳米TiO2

说明书

本发明涉及聚氨酯抗菌材料技术领域，且公开了一种纳米TiO₂‑石墨烯原位改性聚氨酯的抗菌材料，包括以下配方原料及组分：功能化纳米TiO₂修饰石墨烯、异氟尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、1,4‑丁二醇、二羟甲基丙酸、催化剂、消泡剂、成膜助剂。该一种纳米TiO₂‑石墨烯原位改性聚氨酯的抗菌材料，Eu³⁺取代了部分Ti⁴⁺的晶格，使Eu掺杂纳米TiO₂的光吸收边发生红移，降低了禁带宽度，提高了纳米TiO₂对光能的利用率，Eu掺杂纳米TiO₂产生多电子组态，形成光生电子的捕获陷阱，抑制光生电子和空穴的复合，功能化纳米TiO₂修饰石墨烯与聚氨酯有机结合，改善了Eu掺杂纳米TiO₂与聚氨酯的相容性，使聚氨酯材料表现出优异的光催化活性和抗菌灭菌性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯抗菌材料技术领域，具体为一种纳米TiO₂-石墨烯原位改性聚氨酯的抗菌材料及其制法。

背景技术

聚氨酯是聚氨基甲酸酯高分子聚合物分为聚酯型和聚醚型聚氨酯，具有优异的力学性能和化学稳定性，回弹性、隔热和隔音等性能良好，可以制成聚氨酯塑料、聚氨酯纤维、聚氨酯弹性体、聚氨酯涂料等，在包装材料、电子电器行业、建筑行业和交通运输行业等领域具有重要的应用，但是传统的聚氨酯抗菌性能和防生物腐蚀功能较差，限制了聚氨酯材料的应用领域。

纳米二氧化钛是一种常见的半导体材料，具有良好的光响应性，在紫外光照射下可以产生大量的光生电子和空穴，光生电子和空穴可以氧气和水反应，生成活性很强的超氧自由基和羟基自由基，使纳米二氧化钛在光催化产氢、污染物降解、抗菌和灭菌灯方面具有广泛的应用，尤其是将纳米二氧化钛与高分子聚合物进行复合，来赋予聚氨酯、环氧树脂等高分子材料良好的抗菌性能，但是纳米二氧化钛的禁带宽度不够窄，只能在370-390nm的紫外光波段下激发电子跃迁，在可见光范围下光化学活性很低，降低了纳米二氧化钛对光能的利用率，并且纳米二氧化钛的光生电子和空穴很容易复合，严重影响了纳米二氧化钛的光催化化学。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米TiO₂-石墨烯原位改性聚氨酯的抗菌材料及其制法，解决了传统的聚氨酯抗菌性能和防生物腐蚀功能较差的问题，同时解决了纳米TiO₂禁带宽度不够窄，并且光生电子和空穴很容易复合的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米TiO₂-石墨烯原位改性聚氨酯的抗菌材料，包括以下原料及组分：功能化纳米TiO₂修饰石墨烯、异氟尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸、催化剂、消泡剂、成膜助剂，质量比为5-15:30-60:100:6-15:3-10:0.2-0.8:15-30:3-10。

优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，消泡剂为A10消泡剂，成膜助剂为丙二醇丁醚。

优选的，所述功能化纳米TiO₂修饰石墨烯制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂和氧化石墨烯，超声分散均匀后加入钛酸四丁酯和Eu(NO₃)₃，将溶液倒入水热反应釜中，加热至160-180℃，反应6-12h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，置于气氛炉中并通入氮气和氧气的混合气体，体积比为10:1-3，升温速率为2-5℃/min，升温至400-450℃，保温处理2-4h，制备得到Eu掺杂纳米TiO2修饰氧化石墨烯。