本发明涉及一种一步拉伸制备高紫外阻隔光学薄膜的方法及其用途，特别是指直接在制备光学薄膜的过程中添加具有紫外阻隔功能的光学母粒，之后一步拉伸而成，而不需要另外的涂布工艺。
背景技术：
将具有功能性的无机纳米材料和有机高分子材料均匀复合一直是复合材料领域研究的热点。因为一般的有机高分子材料具有生产简单、易加工成型、透明度高、成本低等优点，但也有耐候性差、功能性弱等缺点；而无机材料具有耐温好、多功能(防静电、抗紫外、防污、防静电)等优点，但缺点是不容易加工成型，特别是非几何规则难以加工的缺点制约其在日常生活中的大规模使用。因此，单一材料制约了有机材料和无机材料在产业升级过程中的应用。
若能将无机材料、特别是无机纳米颗粒均匀地分散于有机高分子材料中，不仅可以制备出多功能的复合材料，同时还兼具有机材料和无机材料的优点，如有机材料容易成型加工，而无机材料也可以提高有机材料的耐磨性，提高有机材料的耐候性等等。目前，这种有机无机复合材料将逐步应用于我们的日常生活中，例如有机无机隔热膜、有机无机防静电膜、有机无机保温膜、有机无机抗污膜等等。
目前，大规模制备透明性好、雾度低的有机无机复合材料方面的专利鲜有涉及，而这一复合材料的发展趋势已得到学术界和工业界的广泛认可。因此，本文公开一种一步拉伸制备高紫外阻隔光学薄膜的制备方法，通过在制备光学薄膜的过程中添加少量的紫外阻隔母粒就可以制备出紫外全阻隔的光学薄膜，通过该复合母粒制备的塑料板材或薄膜具有雾度低、耐候性好等优点，这为传统塑料行业的产业升级开拓一条良好的道路。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种一步拉伸制备高紫外阻隔光学薄膜的方法及其应用，以解决现有技术的上述问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种一步拉伸制备高紫外阻隔光学薄膜的方法，其包括以下步骤：
(1)、将具有紫外阻隔功能的无机纳米粉体制备成分散性好的紫外阻隔纳米色浆；
(2)、将分散性好的紫外阻隔纳米色浆与塑料母粒在280-285℃下，经双螺杆搅拌10-15分钟，之后挤出造粒。
(3)、在紫外阻隔光学薄膜的过程中添加1.0-5.0％的紫外阻隔粒子,并与白母粒搅拌混合30分钟，之后按照薄膜正常的生产工艺就可以制备出高紫外阻隔的光学薄膜。
其中，
步骤(1)中，所述的紫外阻隔纳米色浆的制备方法，其步骤如下：
(b)混合：将具有紫外阻隔功能的无机纳米粉体、有机分散剂和有机溶剂三者按质量比(10-30)：(1-3)：(67-89)混合均匀；
(b)分散：将混合体在高速剪切分散介质中高速剪切分散30-60分钟，搅拌机的速度控制在1000-3000转每分钟以得到浆料；
(c)研磨：将高速剪切分散的浆料放进罐磨机、球磨机或是砂磨机中研磨分散得到色浆；
(d)过筛：将研磨好的色浆用400目的纱网过筛，以去除大的颗粒，得到紫外阻隔纳米色浆。
更进一步地，
步骤(a)中，所述的紫外阻隔的无机纳米粉体的三维尺寸均不超过100纳米。所述的无机纳米粉体一般是具有紫外阻隔功能的无机纳米氧化物中的一种或几种，如纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铈。
步骤(a)中，所述的有机分散助剂是含有高分子长链的分散剂，如含有羟基有机高分子长链、羧基有机高分子长链、环氧基有机高分子长链或含有氨基类的有机高分子长链中的一种。优选为聚乙二醇类、聚丙烯酸类、聚乙烯吡咯烷酮类和聚氨酯类分散剂中的一种。
步骤(a)中，所述的有机分散助剂的添加量为无机纳米粉体的0.5-15％，优选5-8％。
步骤(a)中，所述的有机溶剂为醇类(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)，酯类(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)，苯类(甲苯、二甲苯等)、酮类、醚类等常用的工业有机溶剂。
步骤(b)中，所述的分散介质为一般为市场上常用的惰性溶剂(如步骤a所说的有机溶剂)，在惰性介质中进行有机改性，可以防止无机纳米的变性，提高粉体的化学稳定性。
步骤(2)中，所述的塑料母粒为常用的制备塑料材料的有机高分子塑料母粒，如PE母粒、PET母粒、PVC母粒、PP母粒、PC母粒、PVA母粒、ABS母粒等。
步骤(3)中，紫外阻隔粒子在制备光学薄膜之前，需要经过120℃干燥24小时，并与白母粒经搅拌机混合30分钟以上。
具有紫外阻隔功能的塑料粒子在制备紫外阻隔光学薄膜过程中，其添加量一般不超过50％，优选不超过30％，更优选不超过10％。制备的光学薄膜紫外线阻隔率高于99％，同时具有清晰度高，即一般雾度值小于1.5，以及具有高耐候的特点。
本发明的有益效果为：本发明应用具有紫外阻隔功能的无机纳米粉体和有机高分子塑料母粒共混，直接将多功能的无机纳米粒子聚合在有机高分子材料里面，这样一方面可以保持无机材料的功能性和稳定性，另一方面也可以改性有机高分子材料光学性能、机械性能、化学稳定性能等，而制备出的复合母粒可以用来方便地生产塑料板材或薄膜，而这种塑料制品具有雾度低、耐候性好等优点，可以广泛用于建筑、汽车、船舶等领域。
附图说明
图1为实施例1-6的高紫外阻隔膜的透过率图谱；
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行更加详细的说明。
实施例1
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的分散色浆
取二氧化钛纳米粉体10份，异丙醇89份，PVP分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的二氧化钛紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将二氧化钛紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在PET熔融温度下，经双螺杆强力搅拌，之后挤出、水冷、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱可见附图1，获得产品的紫外线阻隔率在99.5％以上。
实施例2
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的分散色浆
取氧化锌纳米粉体10份，异丙醇89份，PVP分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的二氧化钛紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将氧化锌紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在PET熔融温度下，经双螺杆强力搅拌，之后挤出、水冷、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱类似于附图1
实施例3
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的分散色浆
取氧化铈纳米粉体10份，异丙醇89份，PVP分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的二氧化钛紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将氧化铈紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在PET熔融温度下，经双螺杆强力搅拌，之后挤出、水冷、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱类似于附图1
实施例4
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的无机纳米分散色浆
取氧化锌纳米粉体5份，氧化铈纳米粉体5份，异丙醇89份，PEG分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的氧化锌、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将氧化锌、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在PET熔融温度下，经双螺杆强力搅拌，之后挤出、水冷、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将上述具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱类似于附图1
实施例5
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的无机纳米分散色浆
取氧化钛纳米粉体5份，氧化铈纳米粉体5份，异丙醇89份，PEG分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的氧化钛、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将氧化钛、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在PET熔融温度下，经双螺杆强力搅拌，之后挤出、水冷、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将上述具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱类似于附图1
实施例6
步骤(1)制备具有紫外阻隔功能的无机纳米分散色浆
取氧化锌纳米粉体3份，氧化钛纳米粉体3份，氧化铈纳米粉体4份，异丙醇89份，PVP分散剂1份放入到不锈钢容器中，在高速剪切分散机中以1500r/min进行预分散30分钟；之后放入到球磨机中球磨24小时，过筛去除大颗粒，得到均匀分散的氧化锌、氧化钛、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆。
步骤(2)
将氧化锌、氧化钛、氧化铈紫外阻隔的纳米色浆与PET母粒共混，在螺杆造粒机中加热分散，之后挤出、冷却、造粒得到具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒
步骤(3)
在制备紫外阻隔光学薄膜时，将上述具有紫外阻隔功能的有机无机PET复合母粒经烘箱120℃干燥24小时，与大有光PET粒子的质量添加比为5％进行混合添加，就可以得到紫外阻隔功能的PET光学薄膜。
这种高紫外阻隔膜的透过率图谱类似于附图1
总之，该方法制备的高紫外阻隔光学薄膜，具有高的紫外阻隔功能和长效的紫外阻隔能力。由于无机材料的高稳定性，当无机纳米粉体进过有机高分子分散剂改性之后，可以很好地与有机高分子塑料粒子兼容。此外，有机高分子材料作为保护层，可以很好地保护无机纳米粉体的稳定性。本发明通过一步拉伸制备的高紫外阻隔的光学薄膜可以广泛应用于建筑、汽车等领域，制备出的光学薄膜具有透明度高，即雾度低、耐老化能力强的优点。