一种含铂族氧化物的氢敏变色胶带及其制备方法与流程

本发明属于可变色材料，具体涉及一种含铂族氧化物的氢敏变色胶带及其制备方法。

背景技术：

1、氢气是现代工业生产中常用的还原性气体，也是未来清洁能源的重要原料。但氢气在存储、运输、使用过程，如果发生泄露，当空气中氢气的体积浓度达到4％-75.6％(氢气爆炸极限)时，遇到明火就会发生爆炸，因而对空气中氢气含量的检测显得尤为重要。目前常用的氢泄漏检测方法包括压力监测，但是局部的氢气泄露，对系统压力变化不明显，检测效果不佳，且不易定位氢气泄露点。随着技术的发展，氢气敏感材料逐渐被应用到氢气检测领域中。

2、中国专利申请cn115505347a公开了一种用于氢气泄漏检测的变色胶带，包括粘结材料和变色颗粒，所述粘合材料为硅系粘合材料，所述变色颗粒为介孔型多重壳核颗粒，变色颗粒表壳包括介孔硅氧外壳、金属氧化物-金属纳米粒子复合层和硅氧颗粒内核，硅氧颗粒内核为二氧化硅内核，金属氧化物为氧化钨，金属纳米粒子为纳米钯粒子，氧化钨属于可恢复性变色活性材料，在使用过程中，氧化钨和纳米钯粒子形成复合层在接触氢气后形成快速的变色，并且变色速度很快，变色过程中，纳米钯粒子通过捕获电子和提供反应活性位点而起到催化作用。但是，单质态的纳米钯粒子分散程度差，反应的活性位点少，催化能力有待提高。

3、另外，当氢敏变色胶带应用于氢气的存储或者运输设备中，氢敏变色胶带可能受环境因素影响粘合性能减弱，发生松弛或者脱落，导致不能有效检测氢气的泄露情况。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种含铂族氧化物的氢敏变色胶带的制备方法，来解决现有技术中氢敏变色胶带所含的贵金属催化剂催化效果差、胶带粘合性能不佳等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种含铂族氧化物的氢敏变色胶带的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将钨酸钠二水合物与盐酸水溶液、乙酸混合，溶解，得到钨前驱体溶液；

5、将非离子表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物与乙醇混合溶解后，搅拌下滴加钨前驱体溶液，滴加完毕后，继续搅拌至形成溶胶，静置，干燥，煅烧，得到纳米wo3；

6、将纳米wo3和氧化石墨烯(go)加入到乙醇中，超声分散后，加入四氨合硝酸铂，混合均匀后，加热，加热完成后，煅烧，得到go/pto/wo3纳米复合材料；

7、步骤二、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到乙醇水溶液中，混合均匀后，加入go/pto/wo3纳米复合材料，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到氨基改性go/pto/wo3纳米复合材料；

8、步骤三、将环氧氯丙烷溶于丙酮中，得到环氧氯丙烷溶液，将环氧氯丙烷溶液滴加到磷酸中，滴加完成后，加入对甲氧基苯酚，升温至设定温度，在设定温度下反应，反应结束后，减压蒸馏，得到氯化磷酸酯；

9、将氨基改性go/pto/wo3纳米复合材料和氯化磷酸酯分散于丙酮中，加入氯化铝，反应，反应完成后，过滤，洗涤，干燥，得到go/pto/wo3纳米复合材料接枝磷酸酯；

10、步骤四、将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、四氢呋喃甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯加入到乙酸乙酯中，混合均匀，得到混合单体溶液；

11、将过氧化二异丙苯加入到乙酸乙酯中，得到引发剂溶液；

12、将一部分混合单体溶液与一部分引发剂溶液混合，反应，反应完成后，滴加剩余的混合单体溶液与剩余的引发剂溶液，滴加完成后，继续反应，反应结束后，得到胶液；

13、向胶液中加入go/pto/wo3纳米复合材料接枝磷酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，剪切混合，脱泡，得到胶黏剂；

14、步骤五、用胶黏剂在基膜上进行涂胶，加热固化，收卷，熟化，得到含铂族氧化物的氢敏变色胶带。

15、优选地，所述步骤一中，钨酸钠二水合物、盐酸水溶液、乙酸的质量为68:(15-20):(45-50)；

16、所述盐酸水溶液为37wt％盐酸水溶液。

17、优选地，所述步骤一中，非离子表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、乙醇、钨前驱体溶液的质量比为6:(450-500):(128-138)；滴加时长为1-2h；搅拌速度为800r/min；静置条件为在相对湿度为50-70％、温度为35-45℃环境中静置10-15h；干燥条件为60-70℃温度下干燥10-15h；煅烧条件为500-600℃温度下煅烧3.5-4.5h。

18、优选地，所述步骤一中，纳米wo3、氧化石墨烯、乙醇、四氨合硝酸铂的质量比为1:(0.05-0.08):(60-90):(0.0018-0.0072)；超声分散的条件为：在20-40khz频率下超声分散10-20min，加热条件为100-120℃温度下加热10-15h；煅烧条件为350-450℃温度下煅烧2.5-3.5h。

19、优选地，所述步骤二中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液、go/pto/wo3纳米复合材料的质量比为(25-30):(300-500):(22-24)；

20、所述乙醇水溶液为95wt％乙醇水溶液。

21、优选地，所述步骤二中，反应条件为60-80℃温度下反应2-3h。

22、优选地，所述步骤三中，磷酸、环氧氯丙烷、丙酮、对甲氧基苯酚的质量比为9.8:27.8:(75-100):(0.3-0.4)；设定温度为75-85℃，反应时间为8-12h。

23、进一步地，环氧氯丙烷溶液的滴加时长为30-60min。

24、优选地，所述步骤三中，氨基改性go/pto/wo3纳米复合材料、氯化磷酸酯、丙酮、氯化铝的质量比为(35-40):(25-35):(200-300):(9-12)，反应条件为40-50℃温度下反应。

25、进一步地，当使用ph试纸测得反应无hcl气体产生，反应完成。

26、优选地，所述步骤四中，混合单体溶液与引发剂溶液的质量比为(100-200):(12-18)；

27、所述一部分混合单体溶液占混合单体溶液质量的1/5-1/3，一部分引发剂溶液占引发剂溶液质量的1/5-1/3

28、反应条件为75-85℃温度下反应30-60min；继续反应的温度为75-85℃，当测得反应体系的黏度达到2200-2500cp时，结束反应。

29、优选地，所述步骤四中，混合单体溶液中，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、四氢呋喃甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙酸乙酯质量比为(15-25):(45-55):(5-10):(5-10):(5-10):(2-5):(70-80)；

30、引发剂溶液中，过氧化二异丙苯与乙酸乙酯的质量比为(0.5-1.5):(10-20)。

31、进一步地，剩余的混合单体溶液与剩余的引发剂溶液的滴加时长相同，均为1-2h。

32、优选地，所述步骤四中，胶液、go/pto/wo3纳米复合材料接枝磷酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(155-220):(5-10):(0.5-3)。

33、优选地，所述步骤五中，涂胶厚度为0.03-0.05mm；加热固化条件为85-130℃度下加热3-10min；熟化的条件为40-60℃温度下熟化24-72h。

34、进一步地，所述基膜包括pet(聚对苯二甲酸乙二酯)膜。

35、优选地，一种采用上述的含铂族氧化物的氢敏变色胶带的制备方法制备得到的含铂族氧化物的氢敏变色胶带。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

37、本发明中的氢敏变色胶带采用纳米wo3作为氢敏变色材料，纳米wo3接触氢气后能够从无色变为蓝色，变色过程可以在室温下迅速发生，灵敏度高；采用铂族氧化物pto作为催化剂，相较于采用金属pt的单质作为催化剂，由于金属pt的单质会存在比较严重的颗粒聚集现象，而其氧化物pto颗粒分散程度更高，参与反应的活性位点更多，使纳米wo3的氢敏性能更加优异；

38、本发明中采用丙烯酸酯单体聚合制得胶黏剂，具有强度高、耐温性能高的特点，胶黏剂中加入了磷酸酯，通过磷酸酯与氢气的存储或者运输设备材料表面的磷化作用，能够与设备材料表面形成牢固的连接，粘接性能好；

39、氧化石墨烯由于表面含有羟基、羧基等丰富的活性基团而具有良好的补强作用，加入氧化石墨烯，能够提高胶黏剂的强度，将氧化石墨烯负载在纳米wo3上，通过其表面的羟基鸡纳米wo3上表面的羟基与γ-氨丙基三乙氧基硅烷反应，在go/pto/wo3纳米复合材料表面引入氨基，再通过氨基与氯化磷酸酯反应，得到go/pto/wo3纳米复合材料接枝磷酸酯，磷酸酯通过支链结构与聚合的丙烯酸酯分子相互缠绕，既提高了氢敏材料在胶粘剂中的分散性能，又提高了胶粘剂的粘合性能。