本發(fā)明屬于高分子材料，具體涉及一種防紫外線的高分子復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紫外線是波長(zhǎng)在180-400nm的電磁波，紫外線可分為三個(gè)波段范圍：近紫外線uva區(qū)：315-400nm，遠(yuǎn)紫外線uvb區(qū)：280-315nm，超短紫外線uvc區(qū)：180-280nm；紫外線在日光中約占6％，其中uva波段占紫外線整個(gè)波段的較大比例范圍，uvb所占的比例則相對(duì)較小。眾所周知，空氣中的臭氧層具有保護(hù)地球生物的作用，但是隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，大氣中的臭氧層受到了破壞，這就導(dǎo)致了到達(dá)地球表層的紫外線也隨之增加。紫外線的增加會(huì)對(duì)人類(lèi)身體健康以及地球上的其它生物構(gòu)成了嚴(yán)重的危害。紫外光和部分可見(jiàn)光也可以破壞有機(jī)大分子中的化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致有機(jī)物的降解縮短材料的使用壽命，由于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯具有優(yōu)良的化學(xué)和力學(xué)性能，因此被廣泛應(yīng)用于航天、紡織領(lǐng)域，長(zhǎng)期的使用使得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯較長(zhǎng)時(shí)間的暴露在太陽(yáng)光下，導(dǎo)致其使用的壽命大大縮短，微量避免紫外線對(duì)人體的傷害和對(duì)高分子材料的降解，因此對(duì)其進(jìn)行防紫外線的相關(guān)處理是十分有必要的。

2、申請(qǐng)?zhí)枮閏n201610720250.1的專(zhuān)利公開(kāi)了一種高強(qiáng)抗紫外線pe/pet復(fù)合材料及其制備方法，由高密度聚乙烯、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、界面相容劑、紫外吸收劑和抗氧劑組成；選用馬來(lái)酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯作為接枝單體，極大的改善了聚烯烴與對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的相容性，避免了由于單體的均聚導(dǎo)致接枝效率降低。申請(qǐng)?zhí)枮閏n202310114873.4的專(zhuān)利公開(kāi)了一種改性pet復(fù)合材料及其制備方法，由pet、pc、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、抗氧劑、改性陶土和潤(rùn)滑劑組成；通過(guò)采用三羥甲基丙烷三縮水甘油醚與pet和pc進(jìn)行共混一方面可以使pet與pc之間進(jìn)行交聯(lián)，提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度，降低復(fù)合材料的脆性，另一方面三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的引入能夠提高pet復(fù)合材料的韌性。但上述在制備過(guò)程中均是將各原料直接混合，容易造成各原料混合不均。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題的不足，本發(fā)明提供了一種防紫外線的高分子復(fù)合材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

3、一種防紫外線的高分子復(fù)合材料，由以下重量份原料組成：改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯60-75份，改性納米粒子12-20份，抗氧化劑3-6份，熱穩(wěn)定劑2-4份，潤(rùn)滑劑1-2份；優(yōu)選為改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯72份，改性納米粒子15份，抗氧化劑4份，熱穩(wěn)定劑3份，潤(rùn)滑劑1份。

4、進(jìn)一步地，抗氧化劑為抗氧劑1010、抗氧劑tnp和抗氧劑tpp中的一種或多種，優(yōu)選為抗氧化劑tnp；熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅；潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、乙撐雙硬酯酰胺中的一種或多種，優(yōu)選為季戊四醇硬脂酸酯。

5、進(jìn)一步地，所述改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的制備方法為：將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯溶解在二甲基亞砜中后，向其中加入2-烯丙基-6-(2h-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚和引發(fā)劑，75-85℃下加熱攪拌反應(yīng)20-24h，完成后用去離子水進(jìn)行洗滌抽濾后用丙酮進(jìn)行洗滌2-3次，將產(chǎn)物在真空干燥箱中于55-65℃下烘干至恒重，即得改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；其中引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈中的一種，優(yōu)選為過(guò)氧化苯甲酰。

6、在熱作用下，引發(fā)劑的共價(jià)鍵斷裂產(chǎn)生自由基用來(lái)引發(fā)具有雙鍵結(jié)構(gòu)的單體，在引發(fā)劑的作用下將具有紫外吸收性能的單體2-烯丙基-6-(2h-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚接枝到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯上，實(shí)現(xiàn)了以鍵與鍵的方式結(jié)合，相比于直接混合的改性方法，以鍵合力結(jié)合的方式更為牢固；2-烯丙基-6-(2h-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚作為紫外吸收劑能夠有效的吸收310-385nm波長(zhǎng)的紫外線，具有較寬的吸收波長(zhǎng)范圍和較高的吸光指數(shù)，在紫外光照射之前其苯環(huán)上的羥基主要是以酚羥基的形式存在，由于氧原子的電負(fù)性大于氮原子的電負(fù)性，因此氧上的電子云密度要高于三氮唑上氮原子的密度，使羥基帶有一定量的負(fù)電荷而呈現(xiàn)出堿性的特性，吸收紫外光之后，大部分的電子由氧原子轉(zhuǎn)移到了三氮唑上的氮原子上，使羥基具有一定的正電荷，顯示出一定的酸性，相反，三氮唑上的氮原子則顯示出一定的堿性，這樣可以形成互變異構(gòu)體，可以將吸收紫外光轉(zhuǎn)化為熱量，以能量的形式釋放出去，又回到基態(tài)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)反復(fù)利用。

7、進(jìn)一步地，所述改性納米粒子的制備方法為：將納米粒子zno干燥后在無(wú)水乙醇中進(jìn)行超聲分散20-40min得到納米粒子分散液，將硅烷偶聯(lián)劑分散在乙醇水溶液中，在攪拌狀態(tài)下將分散均勻的硅烷偶聯(lián)劑溶液緩慢添加到納米粒子分散液中并進(jìn)行超聲分散20-40min，將得到的漿液抽濾、洗滌、在真空干燥箱中于75-85℃干燥4-6h得到改性納米粒子；其中乙醇水溶液的制備方法為：將蒸餾水與無(wú)水乙醇按體積比7-9:1混合而成；硅烷偶聯(lián)劑為kh550。

8、利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子zno進(jìn)行改性，硅烷偶聯(lián)劑作為一種雙官能團(tuán)物質(zhì)其親水部分能夠與無(wú)機(jī)納米粒子zno結(jié)合而親油部分在與改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯混合時(shí)能夠深入高分子內(nèi)部，與高分子鏈發(fā)生纏繞或分子間力的作用使納米粒子zno能夠在改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中得到較好的分散；納米zno作為紫外吸收劑其紫外吸收來(lái)源于電子的能級(jí)躍遷，處于基態(tài)的電子在低能級(jí)的價(jià)帶聚集，一旦受到紫外輻射后，這些電子將會(huì)吸收能夠使它們躍遷到高能級(jí)導(dǎo)帶的光子能量，再將吸收的能量以熱量或長(zhǎng)波長(zhǎng)光輻射的形式釋放，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的紫外屏蔽性能。

9、本發(fā)明還提供一種防紫外線的高分子復(fù)合材料的制備方法，制備過(guò)程為：

10、s1、將改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，改性納米粒子，抗氧化劑，熱穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑按重量份配比于高混機(jī)內(nèi)混合均勻；

11、s2、物料混合均勻后將物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)混煉塑化并擠出、冷卻、造粒；

12、s3、對(duì)步驟s2所得粒料干燥后注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，得到防紫外線的高分子復(fù)合材料。

13、進(jìn)一步地，雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度190-200℃，二區(qū)溫度210-220℃，三區(qū)溫度230-250℃，四區(qū)溫度255-265℃，五區(qū)溫度265-275℃，六區(qū)溫度255-265℃，七區(qū)溫度250-260℃，八區(qū)溫度240-250℃，機(jī)頭溫度255-270℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250-350rpm。

14、本發(fā)明具有如下有益效果：

15、本發(fā)明以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯為原料，在引發(fā)劑的作用下與2-烯丙基-6-(2h-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚發(fā)生接枝反應(yīng)，二者通過(guò)鍵合力結(jié)合的方式進(jìn)行結(jié)合，相較于直接共混其結(jié)合的更為牢固，分散的更為均勻；同時(shí)在制備過(guò)程中還引入了改性納米粒子zno，利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子zno進(jìn)行改性，其親水部分能夠與無(wú)機(jī)納米粒子zno相連，而親油部分在與改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯混合時(shí)能夠深入其內(nèi)部與高分子鏈發(fā)生纏繞，從而使得納米粒子獲得良好的分散性；通過(guò)在聚合物中同時(shí)引入有機(jī)紫外吸收劑和無(wú)機(jī)紫外吸收劑的方式，相較于單一的引入紫外吸收劑，有效的提高了制備產(chǎn)品的抗紫外線性能，而在制備過(guò)程中，苯環(huán)等剛性基團(tuán)以及無(wú)機(jī)納米粒子zno的引入同時(shí)也提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能。