本發明專利技術提供了一種二氧化鈦摻雜的具有紫外屏蔽和自修復性能的復合水凝膠P(NaSS?MPTC)/TiO2，是以二氧化鈦納米溶膠作為紫外屏蔽劑、光引發劑和交聯劑，陽離子液體和陰離子液體為共聚單體，在NaCl溶液中，通過光引發自由基聚合法聚合而得。通過紫外?可見光譜檢測其透光率，進一步探究了復合水凝膠的紫外防護性能。該復合水凝膠不僅具有優異的常溫自修復性能，而且具有很好的紫外保護性能，因此可作為紫外線屏蔽劑應用于紫外屏蔽領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于二氧化鈦納米粒子的復合水凝膠，尤其涉及一種二氧化鈦摻雜的具有紫外屏蔽和常溫自修復性能復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2的合成方法，屬于復合材料
及紫外屏蔽領域。
技術介紹
眾所周知，紫外線輻射問題已嚴重的威脅著人類皮膚、涂料、塑料等有機制品，從而給人的正常生活帶來了很大的危害。自從1995年3月在倫敦召開了紫外線防護國際研討會表明，在世界范圍內紫外線的防護已經引起各國的廣泛重視。因此紫外屏蔽劑的研究已受到科研工作者廣泛且持久的關注。二氧化鈦納米粒子因具有粒徑小、比表面積大、高的熱力學和化學穩定性、低毒性，不僅能吸收紫外光透過可見光，同時還可以很大程度的反射和折射紫外光，因而被廣泛的應用于紫外屏蔽領域的研究。其中，將二氧化鈦摻雜到水凝膠體系中得到的納米復合水凝膠不僅具有很好的紫外防護性能，同時還具有水凝膠體系所具有的超吸水性、生物相容性、環境響應性、自修復性、黏彈性等特性，具有更大的實際應用價值，因而成為近幾年紫外防護領域研究的熱點。二氧化鈦納米粒子不僅因其特殊的結構和可吸收紫外光而作為紫外屏蔽劑和光引發劑，而且由于其表面含有大量的羥基具有親水性可以均勻的分散到含有親水性聚合物的矩陣中，同時還因可以與帶有羥基、胺基、磺酸根等官能團的親水性聚合物之間形成氫鍵作用而交聯形成具有優異機械性能的物理水凝膠。已有大量文獻報道，以二氧化鈦作為交聯劑制備的物理水凝膠應用于具有優異機械性能的紫外屏蔽材料中。然而由于其通過一種非共價鍵很難達到常溫自修復而無法重復使用，從而很大程度上限制了它的實際使用范圍。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于二氧化鈦納米粒子的具有紫外屏蔽和常溫自修復性能的復合水凝膠——P(NaSS-MPTC)/TiO2的合成方法。一、水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2的合成以二氧化鈦納米溶膠作為紫外屏蔽劑、光引發劑和交聯劑，陽離子液體（MPTC）和陰離子液體(NaSS)為共聚單體，在NaCl溶液中，通過光引發自由基聚合法，合成了復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2——常溫自修復的凝膠基紫外線屏蔽劑材料。其具體合成工藝為：將陽離子液單體和陰離子液單體溶解到超純水中，充分攪拌后加入氯化鈉，超聲3~5min使其充分分散后，在氮氣氣氛下攪拌12~15min；迅速加入二氧化鈦溶液，再繼續用高純氮氣除去O2，然后置于紫外燈下光照30~36h，得到復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2。所述陽離子液單體為3-(異丁烯酰胺)丙基三甲基氯化銨(MPTC)，陰離子液單體為對苯乙烯磺酸鈉(NaSS)；陽離子液單體與陰離子液單體的質量比為1:1~1:1.1。二氧化鈦納米粒子的加入量為陽離子液單體與陰離子液單體總質量的0.4~2.4%，得到的復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2中二氧化鈦納米粒子的摻雜量為0.16~0.96%。氯化鈉的添加有助于進一步提高該凝膠的黏彈性，其加入量為陽離子液單體與陰離子液單體的總質量的6.5~6.6%。二、復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2的紫外屏蔽性能和常溫自修復性能1、紫外屏蔽性能用于紫外屏蔽性能的水凝膠薄膜，是將上述配置好的含有陽離子液單體3-(異丁烯酰胺)丙基三甲基氯化銨(MPTC)、陰離子液單體對苯乙烯磺酸鈉(NaSS)、超純水、氯化鈉以及二氧化鈦納米粒子含量分別為0.16%、0.32%、0.48%和0.96%的四種混合液體分別注入由兩片石英玻璃和厚度為0.5mm的硅膠墊所組成的反應池中，然后將此反應裝置密封后放到365nm的紫外燈下光照6~10h。通過紫外-可見光譜檢測其透光率，進一步探究了該復合水凝膠的紫外防護性能。圖1顯示的是厚度均為0.5mm，二氧化鈦含量分別為0.16%、0.32%、0.48%、0.96%的復合水凝膠(NaSS-MPTC)/TiO2的紫外透射光譜。由圖1可以看出，在可見區（400-900nm）范圍內，雖然該凝膠薄膜的透光率隨著波長的降低而不斷減小，但減小的很慢而且均大于零；然而當波長降低到紫外區（200-400nm），該凝膠薄膜的透光率將迅速下降，直到降低到零，而且二氧化鈦含量越大其越先在波長較大處到零，從而表現出更為優異的紫外屏蔽性能。仔細對比二氧化鈦含量不同的該凝膠薄膜，雖然隨著二氧化鈦含量增大而具有更優異的紫外屏蔽性能，但在可見區隨著二氧化鈦含量的不斷增加其透光率也不斷降低。2、自修復性能圖2所示為紫外屏蔽劑P(NaSS-MPTC)/TiO2在室溫下的自修復光學照片圖，其中（a）為上述制備的直徑約為2cm的P(NaSS-MPTC)/TiO2。將其用刀片切開（b）后，在4~6s內切開的新鮮斷面合在了一起，用力擠壓，然后封裝放置2~3h，發現剛切開的切痕基本消失。為了定性探究其自修復效果，用兩個小夾子沿著切面兩端拉至原紫外屏蔽劑長度的2倍，自修復好的紫外屏蔽劑仍保持完整，并未從切痕處裂開，由此充分顯示，水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2具有良好的常溫自修復性能。綜上所述，以二氧化鈦納米粒子與陰陽離子液單體為基礎，“一鍋法”成功合成了復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2，不僅具有優異的常溫自修復性能，而且具有很好的紫外保護性能，因此可作為紫外線屏蔽劑應用于紫外屏蔽領域。附圖說明圖1為相同厚度不同二氧化鈦含量的復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2薄膜的紫外-可見透射光譜；圖2為水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2的常溫自修復光學照片圖。具體實施方式下面通過具體實施例對本專利技術具有紫外屏蔽和自修復性能的復合水凝膠——P(NaSS-MPTC)/TiO2的合成及性能作進一步說明。實施例1取3-(異丁烯酰胺)丙基三甲基氯化銨0.9006g，對苯乙烯磺酸鈉0.4503g，溶解到盛有0.855g超純水的反應瓶中充分攪拌；再取氯化鈉0.0585g加入到上述溶液中，超聲3~5min，氮氣氣氛下充分攪拌12~15min，隨后迅速將0.045g的二氧化鈦溶液注入其中，再繼續用高純氮氣鼓泡12~15min除去氧氣，最后將反應瓶密封置于365nm紫外燈下光照36h，得到二氧化鈦納米粒子摻雜量為0.16%的復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2。上述制備的復合水凝膠P(NaSS-MPTC)/TiO2的紫外屏蔽性能；在可見區(400-900nm)范圍內，雖然該凝膠薄膜的透光率隨著波長的降低而不斷減小，但減小的很慢而且均大于零，然而當波長降低到紫外區(200?400nm)，該凝膠薄膜的透光率將迅速下降，直到當波長為278nm時透光率降低到零，說明波長小于278nm的紫外光可以被厚度為0.5mm的水凝膠(NaSS-MPTC)/TiO2薄膜完全阻擋住，顯示出優異的紫外屏蔽效應。自修復性能：在常溫下切開的新鮮斷面可在4~6s內合在了一起，用力擠壓，然后封裝放置2~3h，發現剛切開的切痕基本消失。實施例2取3-(異丁烯酰胺)丙基三甲基氯化銨0.8957g，對苯乙烯磺酸鈉0.4505g，溶解到盛有0.81g超純水的反應瓶中充分攪拌；再取氯化鈉0.0585g加入到上述溶液中，超聲3~5min，氮氣氣氛下充分攪拌12~15min，隨后迅速將0.09g的二氧化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有紫外屏蔽和常溫自修復性能復合水凝膠的合成方法，是以二氧化鈦納米溶膠作為紫外屏蔽劑、光引發劑和交聯劑，陽離子液體和陰離子液體為共聚單體，在NaCl溶液中，通過光引發自由基聚合法聚合，得到復合水凝膠，即為目標產物。
【技術特征摘要】
1.一種具有紫外屏蔽和常溫自修復性能復合水凝膠的合成方法，是以二氧化鈦納米溶膠作為紫外屏蔽劑、光引發劑和交聯劑，陽離子液體和陰離子液體為共聚單體，在NaCl溶液中，通過光引發自由基聚合法聚合，得到復合水凝膠，即為目標產物。2.如權利要求1所述具有紫外屏蔽和常溫自修復性能復合水凝膠的合成方法，其特征在于：將陽離子液單體和陰離子液單體溶解到超純水中，充分攪拌后加入氯化鈉，超聲3~5min使其充分分散后，在氮氣氣氛下攪拌12~15min；迅速加入二氧化鈦溶液，再繼續用高純氮氣鼓泡以除去O2，然后置于紫外燈下光照30~36h即得產物。3.如權利要求1或2所述具有紫外屏蔽和常溫自修復性能復合水凝膠的合成方法，其特征在于：所述陽離子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何曉燕，王萌，張彩蕓，劉利琴，
申請(專利權)人：西北師范大學，
類型：發明
國別省市：甘肅;62
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