一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法

本发明属于高分子材料应用领域，具体涉及一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法

背景技术：

1、无机紫外屏蔽剂常称为紫外反射剂，是一些纳米级金属氧化物等材料，主要以对紫外线起反射或折射作用以达到屏蔽紫外的目的。

2、有机紫外屏蔽剂，原理上与染料吸收可见光类似，被称作紫外吸收剂，利用分子内部电子吸取光子的能量发生能级跃迁，但是在电子发生跃迁的过程中，由于能级的量子化，分子就只能吸收特定波长的能量，产生分子的吸收光谱，同时紫外线的光谱恰恰在分子的吸收光谱中，于是这类物质就带有紫外吸收的能力。

3、zn2+、mg2+、al3+与oh-、co32-等阴离子在碱性条件下生成的具有紫外屏蔽能力的层状结构三金属氢氧化物，是一种具有广泛应用前景的无机功能性水滑石类材料，具有比较优良的紫外屏蔽性能。该类物质通常具有双层状构造，结构主体又为两种金属盐在碱性环境中所形成的金属的双氢氧化物，因此也被叫做层状双氢氧化物(ldhs)。ldhs在紫外线照射下不发生分解，在中性环境下稳定，适用于紫外线防护功能，但在高分子材料中易团聚。

4、有机紫外屏蔽剂以吸收紫外线为主，无机紫外屏蔽剂以紫外线折射、反射为主。它们生产和使用过程都存在优势与不足。有机紫外吸收剂是具有共轭的π电子体系，以它们为主体材料而衍生的紫外屏蔽剂种类众多，对于一定波段的紫外线有较强吸收能力，但是这种有机分子，容易发生光降解、迁移和损失，这使得有机紫外屏蔽有效时间不长。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，通过接枝偶联剂对水滑石表面进行包覆处理，增大颗粒之间的位阻达到减弱团聚化的目的，使其不易因结构的原因导致团聚，获得在高分子基质中分散性好、不易发生迁移损失的有机/无机复合结构紫外屏蔽剂。

2、本发明目的通过以下技术方案实现：

3、1.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，包括如下合成步骤：

4、(1)三种等体积的可溶性镁盐、锌盐和铝盐(盐酸盐或硝酸盐)水溶液(分别记为a、b、c溶液)，氢氧化钠溶液(naoh，记为溶液d)和碳酸钠溶液(na2co3,记为溶液e)。

5、以上5种溶液同时加入到反应器中，连续搅拌条件下80℃反应8h，离心，洗涤，干燥，得到zn-mg-al-ldhs。

6、(2)将zn-mg-al-ldhs溶于无水乙醇并超声分散，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)搅拌条件下80℃下回流6h，离心，洗涤，干燥，得到zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2。

7、(3)zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2溶解在n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散均匀，不断搅拌下将均苯四甲酸二酐(pmda)的dmf溶液滴加到上述溶液后，再搅拌反应1h，离心，洗涤，干燥，得到

8、zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2-pmda。

9、作为优选，实验用水为自制的去离子水。

10、作为优选，步骤(1)中mg2+、zn2+、al3+的浓度均为0.4mol/l，各盐溶液与d、e溶液的体积比＝1：1.5：1.5。

11、作为优选，步骤(1)中naoh溶液浓度为2.4mol/l,na2co3,溶液浓度为0.4mol/l。

12、作为优选，步骤(2)中zn-mg-al-ldhs和kh550的质量比＝1g：1g，zn-mg-al-ldhs和无水乙醇的质量体积比＝1g：(120～150)ml。

13、作为优选，步骤(3)中zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2和均苯四甲酸二酐的质量比＝1g：(3～5)g，zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2和dmf的质量体积比为＝1g：50ml，pmda和dmf的质量体积比＝1g：10ml。

14、作为优选，步骤(1)中洗涤剂为去离子水，步骤(2)和(3)中洗涤剂为体积比1：1的乙醇水溶液。

15、作为优选，步骤(1)、(2)和(3)中所述干燥的温度为60～80℃。

16、本发明步骤简单，可操作性强，制备的有机/无机复合结构紫外屏蔽剂在高分子基材中分散性好、稳定，紫外屏蔽性能优良、环保，可作为室外或一些特殊场地高分子材料中紫外屏蔽添加剂使用。

技术特征：

1.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，包括如下合成步骤：

2.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中mg2+、zn2+、al3+的浓度均为0.4mol/l，各盐溶液与d、e溶液的体积比＝1：1.5：1.5，naoh溶液浓度为2.4mol/l,na2co3溶液浓度为0.4mol/l。

3.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中zn-mg-al-ldhs和kh550的质量比＝1g：1g，zn-mg-al-ldhs和无水乙醇的质量体积比＝1g：(120～150)ml。

4.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2和均苯四甲酸二酐的质量比＝1g：(3～5)g，zn-mg-al-ldhs@sio2-nh2和dmf的质量体积比为＝1g：50ml，pmda和dmf的质量体积比＝1g：10ml。

5.一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中洗涤剂为去离子水，步骤(2)和(3)中洗涤剂为体积比1：1的乙醇水溶液。

6.根据权利要求1所述的一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法其特征在于，步骤(1)、(2)和(3)中所述干燥的温度为60～80℃。

7.本发明步骤简单，可操作性强，制备的有机/无机复合结构紫外屏蔽剂在高分子基材中分散性好、稳定，紫外屏蔽性能优良、环保，可作为室外或一些特殊场地高分子材料中紫外屏蔽添加剂使用。

技术总结
本发明公开了一种有机/无机复合结构紫外屏蔽剂及其制备方法，属于材料应用技术领域，利用Zn<supgt;2+</supgt;、Mg<supgt;2+</supgt;、Al<supgt;3+</supgt;与OH<supgt;‑</supgt;、CO<subgt;3</subgt;<supgt;2‑</supgt;等阴离子在碱性条件下生成具有紫外屏蔽能力的层状结构金属氢氧化物，是一种具有广泛应用前景的无机功能性水滑石类材料，结构主体为金属盐在碱性环境中所形成的金属双氢氧化物层状结构(LDHs)，具有紫外线防护功能且在紫外线照射下不发生分解。为了改善其在高分子材料中易团聚的特征，利用3‑氨丙基三乙氧基硅氧烷(KH550)和均苯四甲酸二酐(PMDA)对其进行表面改性，增大颗粒之间的位阻，使其不易因结构的原因导致团聚，同时引入具有紫外屏蔽性能的Si‑O键和苯环共轭结构，获得在高分子基质中分散性好、不易发生迁移损失的有机/无机复合结构强紫外屏蔽剂。

技术研发人员：王斌,马祥梅,李跃
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14