[发明专利]一种抗紫外ZnO-高分子复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机无机复合材料的制备，特别是涉及一种抗紫外ZnO-高分子复合膜及其制备方法。

背景技术

紫外线对人体及各类器件有害，在紫外光强的区域需要在功能器件表面涂覆或者包覆抗紫外层来避免紫外损伤。由于其特殊的光电特性，一些包括TiO₂、CeO₂、ZnO在内的宽禁带化合物可以有效地吸收紫外光，但是无机材料固有的高密度、不可弯曲、制备工艺复杂、价格昂贵等缺点限制了其在工业上的应用。高分子聚合物价格低廉，密度低、柔韧性好且无色透明的，将前述无机物以纳米分散形态掺入高分子聚合物既可保留其优良的抗紫外性能，又可克服单纯使用无机材料带来的弊端。因此，有机无机复合膜成为近几年来抗紫外覆膜开发研究的热点。目前在抗紫外复合覆膜领域的研究主要集中在将TiO₂纳米晶与PMMA、PEG、PEO等有机物的复合上，但是由于无机纳米颗粒本身极易发生团聚，在有机基体中出现偏聚相，分散性较差，导致所制备的复合膜的抗紫外性能不佳，且二氧化钛属贵金属，制备TiO₂-高分子膜的成本高昂，难以工业化应用。水溶液法合成的ZnO纳米晶颗粒尺度小、粒径均匀、分散性好、合成方法简单，将其掺入高分子材料中能够有效增强其抗紫外性能，并保持其可见光区域的透明性，在有机无机复合提升材料性能和工业化生产抗紫外覆膜上有很高的研究价值和应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗紫外性能优良、可见光透过率高的ZnO-高分子复合膜及其制备方法。

本发明的抗紫外ZnO-高分子复合膜，它含有质量百分比为：0.01％～50％的ZnO，余量为高分子材料，所说的高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯或聚氯乙烯。

抗紫外ZnO-高分子复合膜的厚度为10纳米～20厘米。

抗紫外ZnO-高分子复合膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将醋酸锌与氢氧化物在醇溶液中反应生成氧化锌纳米晶，然后溶于有机溶剂并加入分散剂，得到氧化锌纳米晶溶液，醋酸锌与氢氧化物的摩尔比为2∶1～1∶10，分散剂与氧化锌纳米晶的摩尔比为1∶10～1∶1000000；

2)将高分子材料溶解于有机溶剂中，加入上述氧化锌纳米晶溶液，在10～80℃下反应至混合均匀，氧化锌纳米晶溶液与高分子材料的质量比为1∶99.99～1∶2。

3)静置步骤2)所得的混合溶液，蒸发去除有机溶剂，得到ZnO-高分子复合膜。

本发明中，所说的醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇溶液。所说的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。所说的分散剂可以是脂肪胺、芳香胺或脂肪酸；脂肪胺选自丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、乙二胺或三辛胺；芳香胺选自苯胺，萘胺，苯二胺、甲苯胺或联苯胺；脂肪酸选自硬脂酸、油酸、丁酸、月桂酸、硬脂酸、豆蔻酸或棕榈酸。

本发明中，所说的高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯或聚氯乙烯。

本发明制备过程中，步骤1)中所用的有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、氯仿、氯苯、环己烷或正己烷。步骤2)中所用的有机溶剂为甲苯、氯苯、二氯苯、异丙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、二氯甲烷、氯仿或四氢呋喃。

本发明通过在低温下将ZnO与高分子聚合物混合得到ZnO-高分子膜，制备方法简单，设备要求低，成本小，重复性好，生产周期短，所得的复合膜具有优良的抗紫外性能、透明性好、柔韧性好、价格低廉等优点。通过改变复合膜中的ZnO含量，其紫外透过率能够在86％至0.1％之间得到连续的调节，可见光透过率可达50％～99％，获得的薄膜厚度和形状可根据生产要求改变，能够适用于各种类型的器件，在抗紫外覆层的研究生产领域有着极其广泛的应用。

附图说明

图1是实施例1所制得的ZnO-高分子复合膜的紫外可见分光谱，实线为所制备的ZnO-高分子膜的谱线，虚线为纯高分子膜的谱线。

图2是实施例1所制得的ZnO-高分子复合膜的TEM照片。

图3是实施例2所制得的ZnO-高分子复合膜放置一个月后的紫外可见分光谱，实线为样品放置一个月后测试所得的谱线，虚线为新鲜制备的样品的谱线。

具体实施方式

以下为采用本发明方法制备ZnO-高分子复合膜的实例，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1