[发明专利]一种功能化二氧化钛抗紫外水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化二氧化钛抗紫外水凝胶及制备方法，通过化学接枝的方式，将苯并三唑与受阻胺基团连接至纳米二氧化钛表面，再通过交联剂与羧甲基纤维素钠进行交联，形成三维网络结构，制备了一种功能化纳米二氧化钛抗紫外水凝胶。本发明制备得到的功能化二氧化钛在水凝胶中具有很好的相容性和分散性，解决了纳米二氧化钛易团聚，以及苯并三唑与受阻胺直接添加易脱落流失的问题，同时并且提升了水凝胶的力学性能；引入受阻胺、苯并三唑与纳米二氧化钛，通过自由基捕获、紫外吸收、紫外屏蔽三种方式，一起增强水凝胶的抗紫外性能，大大拓宽了材料的应用范围。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种功能化二氧化钛抗紫外水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种亲水的三维网络结构聚合物，可以在水中溶胀并保持大量体积的水，同时保持其结构不溶解，集吸水、保湿、缓释、柔软等特点于一体，生物医药领域有着广泛应用。羧甲基纤维素水凝胶不仅具备一般水凝胶的吸水、保水、缓释及对外界刺激的敏感性响应等性能，还由于其特殊性质而具有低毒、生物相容及透明等优良性质，在生物医药，食品工业等领域具有广泛的应用，但其抗紫外能力较差，限制了其应用范围。

纳米二氧化钛作为无机抗紫外剂，具有独特的光化学活性和光催化抗菌性能，环保无污染，在抗紫外具有广阔的应用。但是纳米二氧化钛在高分子聚合物中存在分散性差的缺点，与水凝胶的相容性不好，容易发生团聚，当团聚体粒度达到亚微米和微米级，不易产生活性基团，发挥不出应有的抗紫外性能。

发明内容

针对现有技术的不足，一种功能化二氧化钛抗紫外水凝胶及其制备方法解决了水凝胶抗紫外性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种功能化二氧化钛抗紫外水凝胶，包括以下制备步骤：

(1)将羧甲基纤维素溶于NaOH溶液中，接着加入受阻胺-苯并三唑改性二氧化钛，在20～40℃下搅拌均匀，得混合物；

(2)保温反应：接着向步骤(1)中所得混合物加入环氧氯丙烷，搅拌均匀，在55～65℃下保温2～4h，得反应产物；

(3)后处理：随后将步骤(2)中所得反应产物洗涤、干燥后，即得功能化二氧化钛抗紫外水凝胶。

优选的，以重量份计，各物质的用量如下：

羧甲基纤维素20～30份；

环氧氯丙烷5～10份；

受阻胺-苯并三唑改性二氧化钛5～10份；

NaOH溶液100份。

优选的，所述受阻胺-苯并三唑改性二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

S1、将浓盐酸滴入4-氨基-3-硝基苯磺酸中，在一定温度下，再将亚硝酸钠溶液加入4-氨基-3-硝基苯磺酸溶液中，在0℃下反应 30min，得到重氮盐溶液，接着将对甲基苯酚加入到乙醇和浓盐酸中，搅拌均匀后得到混合液，随后将重氮盐溶液滴入到混合液中，在 0～5℃下反应3h，反应完成后进行过滤、洗涤、抽滤、烘干处理，制得4-((2-羟基-5-甲基苯基)偶氮基)-3-硝基苯磺酸；

S2、将步骤S1所得4-((2-羟基-5-甲基苯基)偶氮基)-3-硝基苯磺酸用NaOH调至碱性，接着进行升温、搅拌，随后加入二氧化硫脲，反应完成后进行冷却，用HCl调PH至中性，之后加入饱和NaCl 溶液进行析出，随后进行过滤得到固体，接着将固体溶解滤去不溶物，然后将得到的滤液进行旋蒸、烘干处理后，制得2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2-苯并三唑-5-磺酸；