一种水性聚氨酯-硫化镉纳米复合材料涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料相关
，具体涉及一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫化镉纳米材料具有纳米材料独特的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，是一种带隙较小的半导体材料，在光学器件、太阳能电池、发光二极管、生物标记和光催化领域具有广泛的应用前景。
[0003]聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯(PU)，是分子结构中含有重复单元氨基甲酸酯(
‑
NHCOO
‑
)的一种高分子材料。水性聚氨酯(WPU)是聚氨酯的一种，其分子结构中含大量亲水基团使其在水中具有很好的溶解性。
[0004]聚合物基无机纳米复合材料不仅具有各单组分材料的优良性质，各组分材料在性能上互相取长补短，产生的协同效应，使其综合性能优于原组成材料。聚合物材料具有柔韧性、耐磨性、抗腐蚀性等特点，无机纳米材料具有耐热性、高强度、高刚性等特点，若以上两种材料在纳米尺度复合，不仅可以提高聚合物材料的固有特性，还能有效利用纳米材料的光学、电学、生物学等特性。
[0005]相关水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米材料的制备方法不多，大多数水性聚氨酯
‑ꢀ
无机纳米粒子复合材料采用共混法制备，一般选用现成的纳米粒子直接加入水性聚氨酯中，其分散性和纳米粒子的结构不能得到很好的控制。
[0006]传统的水性聚氨酯
‑r/>无机纳米粒子复合材料制备工艺复杂，无机纳米粒子分散性较差，常见的主要为聚氨酯
‑
氧化物纳米复合材料，如：聚氨酯
‑
ZnO 和聚氨酯
‑
SiO2纳米复合材料。制备过程中先需要对无机纳米粒子进行改性，然后加入有机溶剂中分散，最终形成的涂层可能薄厚不均、分散性较差、对无机材料的选择性受限。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层及其制备方法。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1，制备水性聚氨酯
‑
硫化镉(WPU
‑
CdS)溶液；
[0010]S2，将处理后的玻璃片浸入到S1制备的水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液中，取出后冲洗吹干，再将吹干后的玻璃片浸入到带负电荷的水性聚氨酯溶液中，取出后冲洗吹干；
[0011]S3，重复S2中依次浸入水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液和带负电荷的水性聚氨酯溶液多次，在玻璃片上获得水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术的制备方法，首次利用水性聚氨酯可控制备出海胆状硫化镉纳米粒子，硫化镉纳米粒子呈多孔状球体结构，该材料具有尺寸形貌均一、分散性
好的特点；然后在玻璃片上通过层层自组装的方法形成厚度均匀的水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层，引入的硫化镉纳米材料使涂层具有较好的光催化活性。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0014]进一步，S2中，处理后的玻璃片表面带负电荷。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是：方便后续与带正电荷的水性聚氨酯
ꢀ‑
硫化镉溶液以及带负电荷的水性聚氨酯溶液层层组装。
[0016]进一步，S2中，将玻璃片浸入到浓硫酸与过氧化氢溶液的混合液中预设时间，去离子水清洗后，获得处理后的玻璃片。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是：浓硫酸与过氧化氢溶液以7:3的体积比进行混合，混合液可与玻璃片表面的硅进行反应，在玻璃片的表面生成氧负离子，不仅能把玻璃片表面的有机物质去除，还能使玻璃片表面羟基化。
[0018]进一步，S1中，制备水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液包括：配置水性聚氨酯的水溶液，在水性聚氨酯的水溶液中加入高氯酸镉溶液静置，然后加入硫代乙酰胺溶液静置，得到混合溶液；调节混合溶液的pH值，使混合溶液呈碱性；然后再将调节完pH值的混合溶液放入烘箱中反应预设时间，反应结束后冷却至室温获得水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是：本专利技术的制备方法，将水性聚氨酯作为模板使用，在碱性条件下，使Cd
2+
、S2‑
在其周围生长，形成海胆状的硫化镉纳米离子，可在水性聚氨酯的水溶液中直接制备出形貌均一、分散性良好的硫化镉纳米粒子。本专利技术所用水性聚氨酯具有纳米级类球形的形貌，可以作为表面活性剂，使Cd
2+
吸附在水性聚氨酯表面，引入硫源后，Cd
2+
和S2‑
发生反应生长在水性聚氨酯表面进而形成海胆状的CdS纳米材料。
[0020]进一步，S1中，调节完pH值的混合溶液中，硫代乙酰胺水解形成二价硫离子，与混合溶液中的二价镉离子在烘箱中发生化学反应产生硫化镉。
[0021]进一步，S1中，调节完pH值的混合溶液放入烘箱中反应2h～4h；所述烘箱的温度为60℃～80℃。
[0022]进一步，S1中，配置水性聚氨酯的水溶液包括，将水性聚氨酯先配置成溶度1％的聚氨酯水溶液，取2mL1％的聚氨酯水溶液稀释到45mL的去离子水中，获得水性聚氨酯的水溶液。
[0023]进一步，S1中，在水性聚氨酯的水溶液中加入高氯酸镉溶液静置包括，在水性聚氨酯的水溶液中加入100μL、0.1mmol\L高氯酸镉溶液静置1～10 min；
[0024]加入硫代乙酰胺溶液静置包括，加入100μL、0.26mmol\L的硫代乙酰胺溶液静置5～15min。
[0025]进一步，S1中，调节混合溶液的pH值包括，用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值至9～9.5。
[0026]一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层，采用上述的制备方法制成，所述水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层呈表面均匀的淡黄色，如图6所示，处理后的玻璃片是无色的，WPU
‑
CdS的烧杯中溶液为黄色，WPU
‑
的烧杯中溶液为乳白色，最后的带有水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的玻璃片呈黄色，涂层上CdS为黄色且具有多孔结构。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术的水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料具有良好的光催化活性，形成的涂层材料可用于光催化降解有机污染物。
附图说明
[0028]图1为本专利技术带有水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的玻璃片结构示意图；
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，制备水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液；S2，将处理后的玻璃片浸入到S1制备的水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液中，取出后冲洗吹干，再将吹干后的玻璃片浸入到带负电荷的水性聚氨酯溶液中，取出后冲洗吹干；S3，重复S2中依次浸入水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液和带负电荷的水性聚氨酯溶液多次，在玻璃片上获得水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层。2.根据权利要求1所述一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的制备方法，其特征在于，S2中，处理后的玻璃片表面带负电荷。3.根据权利要求1所述一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的制备方法，其特征在于，S2中，将玻璃片浸入到浓硫酸与过氧化氢溶液的混合液中预设时间，去离子水清洗后，获得处理后的玻璃片。4.根据权利要求1所述一种水性聚氨酯
‑
硫化镉纳米复合材料涂层的制备方法，其特征在于，S1中，制备水性聚氨酯
‑
硫化镉溶液包括：配置水性聚氨酯的水溶液，在水性聚氨酯的水溶液中加入高氯酸镉溶液静置，然后加入硫代乙酰胺溶液静置，得到混合溶液；调节混合溶液的pH值，使混合溶液呈碱性；然后再将调节完pH值的混合溶液放入烘箱中反应预设时间，反应结束后冷却至室温获得水性聚氨酯
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硫化镉溶液。5.根据权利要求5所述一种水性聚氨酯
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【专利技术属性】
技术研发人员：项迪，邝青霞，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：