一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料及其制备方法，包括以下质量份反应原料：聚四亚甲基醚二醇60～80份、六亚甲基二异氰酸酯30～60份、纳米铁酸镍/钒酸铋异质结1～1.5份、活性氧响应单体5～10份、催化剂0.1～0.5份、十六烷基三甲基溴化铵0.2～0.5份、氨基硅烷偶联剂0.3～0.5份、N,N‑二甲基甲酰胺3～5份、发泡剂10～20份、氨基扩链剂3～5份、二甲基硅油1.5～2份。其制备方法为：S1：异质结的氨基化处理；S2：制备聚氨酯预聚体；S3：将活性氧响应单体、氨基化异质结悬液与氨基扩链剂、聚氨酯预聚体、发泡剂混合均匀后，发泡、熟化、冷却脱模。本发明专利技术制出的聚氨酯泡沫材料降解周期短，且降解产物无毒无害，绿色环保，骨架强度高，且可回收再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于功能性聚氨酯泡沫材料合成
，具体涉及一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，最主要基团为氨基甲酸酯键，其次为醚、酯、脲等，具有极佳的弹性、柔软性、伸长率、压缩强度和耐磨性等特性，还具有优良的加工性、保温性、减震性、粘合性等性能，缓冲效果优异，主要用于高档精密仪器、贵重器械、高档工艺品等的缓冲包装材料或衬垫材料，也可制成精致的、保护性良好的包装容器。但是，由于聚氨酯泡沫塑料化学稳定性好，在自然条件中不易降解，加剧环境污染问题，与自然保护和可持续发展理念相悖。目前，提高聚氨酯降解性能的方法主要包括引入可降解链段、掺杂氧化剂、掺杂光催化剂等，如申请号为CN201710461884.4的专利，公开一种环保可降解阻燃型聚氨酯快速包装材料及其制备方法，如申请号为CN201711425440.1的专利，公开可降解脂肪族聚碳酸酯/聚氨酯共聚发泡材料及其制备，如申请号为CN201710579612.4的专利，公开一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法，如申请号为CN201410012053.5的专利，公开聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法，如申请号为CN201610200126.2的专利，公开基于异山梨醇和聚乳酸的高力学性能可降解聚氨酯泡沫材料及其合成方法，如申请号为CN201610327590.8的专利，公开一种可降解水性聚氨酯涂料的制备方法及产品，如申请号为CN201210037517.9的专利，公开利用五氧化二磷的聚氨酯可降解塑料。但是，关于可见光和活性氧双响应型的自降解聚氨酯泡沫材料、制备方法及应用尚未有文献和专利报道或公开，是聚氨酯合成领域乃至有机高分子合成领域的空白。为了进一步开发环境友好型的新型功能性可降解聚氨酯泡沫材料，本专利技术首次利用活性氧响应单体、氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结光催化剂及聚四亚甲基醚二醇、六亚甲基二异氰酸酯、羧基扩链剂接枝共聚，活性氧响应单体由草酸酯单体和苯硼酸类单体组成，其中，草酸酯单体通过-COOH与氨基扩链剂、氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结中的-NH2的酰胺化反应，再进一步利用氨基扩链剂中的-OH或-NH2官能团与聚氨酯预聚体中-NCO的加成反应将草酸酯嵌段插入聚氨酯主链中，或者进一步利用氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结表面-NH2官能团与-NCO间的加成反应将草酸酯嵌段插入聚氨酯主链中，苯硼酸类单体通过-OH官能团与聚氨酯预聚体中-NCO进行加成反应，将苯硼酸类嵌段插入聚氨酯主链中，同理，利用氨基化异质结表面的-NH2将纳米铁酸镍/钒酸铋异质结引入聚氨酯结构链中，赋予聚氨酯优异的可见光催化效应及自降解效应，纳米铁酸镍/钒酸铋异质结在太阳光的作用下，产生的光生空穴进一步与空气中水分子反应生成羟基自由基、超氧自由基、过氧化氢等活性氧自由基，传递到聚氨酯中草酸酯或苯硼酸类活性氧响应嵌段后，草酸酯嵌段被氧化分解成CO2、H2O和醇，使化学键断裂，苯硼酸类嵌段被氧化成苯酚和硼酸，进而实现聚氨酯大分子链的断裂，使聚氨酯快速降解，且硼酸产物对聚氨酯的自降解具有进一步催化作用，进入自然界中可快速降解，绿色环保。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料及其制备方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，包括以下质量份反应原料：所述纳米铁酸镍/钒酸铋异质结的制备方法为：将纳米钒酸铋、三氯化铁、硝酸镍加入去离子水中，超声分散15～30min，再加入乙酸钾，搅拌均匀后，于150～200℃水热晶化6～18h后，离心、洗涤，于220～300℃焙烧2～4h；所述纳米钒酸铋、三氯化铁、硝酸镍、乙酸钾、去离子水的摩尔比为(0.4～0.6)：0.2：0.1：(0.6～1)：(10～20)；所述活性氧响应单体由草酸酯单体和苯硼酸类单体按照(0.2～0.3)：1的质量比混合而成。优选的是，所述草酸酯单体为草酸单甲酯、草酸单乙酯中的一种或两种。优选的是，所述苯硼酸类单体为4-羟基苯硼酸、3-羟基苯硼酸、4-羟基苯硼酸频哪醇酯中的一种或多种。优选的是，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡或二丁基硫醇锡一种或多种。优选的是，所述发泡剂由去离子水、N,N-二甲基环己胺、双(二甲基胺基乙基)醚按照1：(0.1～0.2)：(0.2～0.3)。优选的是，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(苯基氨基)丙基三甲氧基硅烷的一种或多种。优选的是，所述氨基扩链剂为二乙氨基乙醇、二乙基甲苯二胺、L-丝氨酸、L-苏氨酸中的一种或多种。一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：S1：纳米铁酸镍及磷酸银的氨基化处理：将十六烷基三甲基溴化铵加入N，N-二甲基甲酰胺，超声溶解后，滴加氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀后，加入纳米铁酸镍/钒酸铋异质结，搅拌处理6～12h，进行氨基化反应，制出氨基化异质结悬液；S2：在100～120℃、-0.1～-0.08MPa条件下，将聚四亚甲基醚二醇脱水干燥1.5～2h后，再与六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、二甲基硅油混合均匀，于氮气气氛下，65～80℃搅拌2～3h，进行亲核加成反应，得聚氨酯预聚体；S3：向活性氧响应单体中加入S1所得氨基化异质结悬液，超声分散后，与氨基扩链剂、S2所得聚氨酯预聚体混合均匀后，加入发泡剂，搅拌均匀后，注入80～95℃模具中静置发泡0.5～1h，再于65～75℃熟化2～3h，冷却脱模，即得所述可降解聚氨酯泡沫材料。一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料在包装材料中的应用。一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料在衬垫材料中的应用。本专利技术的有益效果：1、本专利技术首次利用活性氧响应单体、氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结光催化剂及聚四亚甲基醚二醇、六亚甲基二异氰酸酯、羧基扩链剂接枝共聚，活性氧响应单体由草酸酯单体和苯硼酸类单体组成，其中，草酸酯单体通过-COOH与氨基扩链剂、氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结中的-NH2的酰胺化反应，再进一步利用氨基扩链剂中的-OH或-NH2官能团与聚氨酯预聚体中-NCO的加成反应将草酸酯嵌段插入聚氨酯主链中，或者进一步利用氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结表面-NH2官能团与-NCO间的加成反应将草酸酯嵌段插入聚氨酯主链中，苯硼酸类单体通过-OH官能团与聚氨酯预聚体中-NCO进行加成反应，将苯硼酸类嵌段插入聚氨酯主链中，同理，利用氨基化异质结表面的-NH2将纳米铁酸镍/钒酸铋异质结引入聚氨酯结构链中，赋予聚氨酯优异的可见光催化效应及自降解效应，纳米铁酸镍/钒酸铋异质结在太阳光的作用下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，包括以下质量份反应原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，包括以下质量份反应原料：



所述纳米铁酸镍/钒酸铋异质结的制备方法为：将纳米钒酸铋、三氯化铁、硝酸镍加入去离子水中，超声分散15～30min，再加入乙酸钾，搅拌均匀后，于150～200℃水热晶化6～18h后，离心、洗涤，于220～300℃焙烧2～4h；所述纳米钒酸铋、三氯化铁、硝酸镍、乙酸钾、去离子水的摩尔比为(0.4～0.6)：0.2：0.1：(0.6～1)：(10～20)；
所述活性氧响应单体由草酸酯单体和苯硼酸类单体按照(0.2～0.3)：1的质量比混合而成。


2.根据权利要求1所述一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述草酸酯单体为草酸单甲酯、草酸单乙酯中的一种或两种。


3.根据权利要求1所述一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述苯硼酸类单体为4-羟基苯硼酸、3-羟基苯硼酸、4-羟基苯硼酸频哪醇酯中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡或二丁基硫醇锡一种或多种。


5.根据权利要求1所述一种可见光和活性氧双响应型可降解聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂由去离子水、N,N-二甲基环己胺、双(二甲基胺基乙基)醚按照1：(0.1～0.2)：(0.2～0.3)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王文爽，陈超，
申请(专利权)人：蚌埠泰鑫材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34