一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚酰亚胺作为一种特种工程材料，因其具有耐高温，耐磨损，耐冲击，密度小，寿命长，抗腐蚀等性能，已被广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。
[0003]长期以来，人们在提高防紫外线辐射方面的化学防晒霜(乳)或纺织品紫外线放射装的性能提高上下足了功夫，并取得了可喜的成绩，然而对于塑料制品的抗紫外功能却鲜有研究，随着社会的发展，防紫外线塑料薄膜、编织袋等的需求量日益增长，然而，现有防紫外塑料材料耐磨、耐高温性能以及防紫外效果差；因此，如何制备一种具有很好防紫外线辐射性能的聚酰亚胺塑料，是本领域亟待解决的问题和难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，解决现有防紫外塑料材料耐磨、耐高温性能以及防紫外效果差的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案是，一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，具体步骤如下:
[0006]步骤1，分别称取4，4- 二氨基二苯醚和N，N- 二甲基乙酰胺在O?20°C下混合，搅拌至无明显固体颗粒后，继续搅拌，并向其中加入均苯四甲酸二酐，继续搅拌反应4?6h后，得前驱体PAA ；
[0007]步骤2，在O?20°C温度条件下，向步骤I的前驱体PAA中依次加入纳米二氧化硅和二氧化钛，搅拌6?1h后，即得。
[0008]本发明的特征还在于，
[0009]步骤I中，4，4-二氨基二苯醚与N, N-二甲基乙酰胺的物质的量比为1:10.11?9.81 ;4，4-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的物质的量比为1:1.010?1.030。
[0010]步骤I中，均苯四甲酸二酐的加入方式为:将均苯四甲酸二酐分为5份，在5min内分加完。
[0011]步骤I中，搅拌速度为800?2000r/min。
[0012]步骤2中，纳米二氧化硅和二氧化钛的加入总量占前驱体PAA质量的2?5%，其中，纳米二氧化硅与二氧化钛的物质的量比为1:1。
[0013]步骤2中，搅拌速度为600?1000r/min。
[0014]本发明的有益效果是，利用本发明方法制备的聚酰亚胺塑料防紫外线辐射能力强，其UPF值=42?48，T(UVA)AV = 4.6%?4.9%，且其自身耐高温性能及其力学性能好，属于防紫外线材料。本发明聚酰亚胺塑料的制备方法简单易行，便于进行大规模批量生产。
【具体实施方式】
[0015]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0016]依据国标GB/T18830-2009:当样品的UPF(紫外线防护系数)值> 40，且T(UVA)AV(紫外线透射率)< 5%时，可称为“防紫外线材料”。
[0017]实施例1
[0018]在10°C环境下，称取2.5g的4，4- 二氨基二苯醚，26.1mL的N，N- 二甲基乙酰胺，高速(800r/min)搅拌至无明显固体颗粒，在持续搅拌(800r/min)下，将2.7g的均苯四甲酸二酐(在5min钟内分5次)加入，继续搅拌反应4h止，得到高粘度的前驱体PAA中间体，向其中加入纳米二氧化娃0.34g，纳米二氧化钛0.26g，继续搅拌(600r/min)6h，即得到防紫外线辐射的聚酰亚胺塑料，其中二氧化硅与二氧化钛的总质量占PAA质量的2%。
[0019]经测定本实施例所得的聚酰亚胺塑料的UPF值=42，且T(UVA)AV = 4.6%，属于防紫外线材料，其自身耐高温性能及其力学性能好，高温下分解温度为345°C，拉伸强度为11.4Mpa0
[0020]实施例2
[0021]在10°C环境下，称取5.0g的4，4- 二氨基二苯醚，53mL的N，N- 二甲基乙酰胺，高速(1500r/min)搅拌至无明显固体颗粒，在持续搅拌(1500r/min)下，将5.6g的均苯四甲酸二酐(在5min钟内分5次)加入，继续搅拌反应5h止，得到高粘度的前驱体PAA中间体，向其中加入纳米二氧化娃1.04g，纳米二氧化钛0.78g，继续搅拌(800r/min) 7h，即得到防紫外线辐射的聚酰亚胺塑料，其中二氧化硅与二氧化钛的总质量占PAA质量的3%。
[0022]经测定本实施例所得的聚酰亚胺塑料的UPF值=45，且T(UVA)AV = 4.7%，属于防紫外线材料；其自身耐高温性能及其力学性能好，高温下分解温度为380°C，拉伸强度为45Mpa。
[0023]实施例3
[0024]在10°C环境下，称取7.5g的4，4_ 二氨基二苯醚，75.0mL的N，N- 二甲基乙酰胺，高速(1800r/min)搅拌至无明显固体颗粒，在持续搅拌(1800r/min)下，将8.3g的均苯四甲酸二酐(在5min钟内分5次)加入，继续搅拌反应5.5h止，得到高粘度的前驱体PAA中间体，向其中加入纳米二氧化娃1.97g，纳米二氧化钛1.48g，继续搅拌(900r/min)8h，即得到防紫外线辐射的聚酰亚胺塑料，其中二氧化硅与二氧化钛的总质量占PAA质量的4%。
[0025]经测定本实施例所得的聚酰亚胺塑料的UPF值=47，且T(UVA)AV = 4.8%，属于防紫外线材料；其自身耐高温性能及其力学性能好，高温下分解温度为400°C，拉伸强度为50Mpa。
[0026]实施例4
[0027]在10°C环境下，称取10.0g的4，4-二氨基二苯醚，107.6mL的N，N-二甲基乙酰胺，高速搅拌(2000r/min)至无明显固体颗粒，在持续搅拌(2000r/min)下，将10.6g的均苯四甲酸二酐(在5min钟内分5次)加入，继续搅拌反应6h止，得到高粘度的前驱体PAA中间体，向其中加入纳米二氧化娃3.48g，纳米二氧化钛2.61g，继续搅拌(1000r/min) 1h,即得到防紫外线辐射的聚酰亚胺塑料，其中二氧化硅与二氧化钛的总质量占PAA质量的5%。
[0028]经测定本实施例所得的聚酰亚胺塑料的UPF值=48，且T(UVA)AV = 4.9%，属于防紫外线材料；其自身耐高温性能及其力学性能好，高温下分解温度为416°C，拉伸强度为60.7Mpa。
[0029]聚酰亚胺是综合性能最佳耐高温和优良机械性能的工程塑料，耐高温达400°C以上，长期使用温度范围-200?300°C，优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在10Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170Mpa，是防紫外线福射塑料的功能附加体。本发明利用均苯四甲酸二酐、4，4-二氨基二苯醚、N，N-二甲基乙酰胺进行合成聚酰亚胺聚合反应，制备的聚酰亚胺塑料材料耐磨及耐高温性能优良，且在此基础上，向中加入二氧化钛(T12)和纳米二氧化娃(S12)，纳米二氧化钛既能吸收紫外线，能反射、散射紫外线，强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性，防晒机理是简单的遮盖，随着粒径的减小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强，对长波区紫外线的对抗以散射为主，对中波区紫外线的对抗以吸收为主；而纳米二氧化硅粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，分散性能好；本发明在聚酰亚胺塑料中加入了纳米二氧化硅和二氧化钛，赋予聚酰亚胺塑料较好的防紫外线功能。
【主权项】
1.一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤1，分别称取4，4- 二氨基二苯醚和N，N- 二甲基乙酰胺在0?20°C下混合，搅拌至无明显固体颗粒后，继续搅拌，并向其中加入均苯四甲酸二酐，继续搅拌反应4?6h后，得前驱体PAA ； 步骤2，在0?20°C温度条件下，向步骤1的前驱体PAA中依次加入纳米二氧化硅和二氧化钛，搅拌6?10h后，即得。2.根据权利要求1所述的一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，步骤1中，4，4-二氨基二苯醚与N，N-二甲基乙酰胺的物质的量比为1:10.11?9.81 ;4，4-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的物质的量比为1:1.010?1.030。3.根据权利要求1所述的一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，步骤1中，均苯四甲酸二酐的加入方式为:将均苯四甲酸二酐分为5份，在5min内分加完。4.根据权利要求1所述的一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，步骤1中，搅拌速度为800?2000r/min。5.根据权利要求1所述的一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，步骤2中，纳米二氧化硅和二氧化钛的加入总量占前驱体PAA质量的2?5%，其中，纳米二氧化硅与二氧化钛的物质的量比为1:1。6.根据权利要求1所述的一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法，其特征在于，步骤2中，搅拌速度为600?1000r/min。
【专利摘要】本发明公开了一种具有防紫外线功能的聚酰亚胺塑料的制备方法：在0～10℃下，将4,4-二氨基二苯醚和N,N-二甲基乙酰胺搅拌混合，至无明显固体颗粒后，向其中加入均苯四甲酸二酐，得前驱体PAA；随后向前驱体PAA中依次加入纳米碳化硅和酞酸丁酯，搅拌6-10h后，即得。利用本发明制备的聚酰亚胺塑料防紫外线辐射能力强，耐高温和耐低温性能好，适用于微电子领域多种防紫外线辐射的现场；本发明制备方法简单易行，便于进行大规模批量生产。
【IPC分类】C08G73/10, C08K3/36, C08K3/22
【公开号】CN105315465
【申请号】CN201510790024
【发明人】王铎, 许磊, 翟宝清
【申请人】陕西理工学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月17日