[发明专利]一种聚碳酸酯组合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及组合物领域，进一步地说，是涉及一种具有紫外线阻隔能力和高耐候性的高透明聚碳酸酯组合物及制备方法。

背景技术

紫外线按其波长的长短分为短波UVC(200-280nm)、中波UVB(280-320nm)和长波UVA(320-400nm)。其中太阳是天然紫外线的主要来源。紫外线透过大气层最终到达地面。适量的紫外线能够促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，且有杀菌消毒功能，但长期的紫外辐射则容易伤害眼睛，加速皮肤老化并可诱发皮肤疾病甚至引发癌症。同时，紫外线具有的加高能量能够破坏聚合物的化学键、引发自动氧化反应，影响了材料的使用寿命。例如，聚碳酸酯(PC)广泛应用于门窗、建筑幕墙、天顶及天窗的领域，但由于长期暴露在紫外线环境中时，紫外线辐射会加速PC化学键的断裂，诱发重排、交联等反应，最终导致树脂力学性能显著下降，而生成相应酮类结构的生色团，又加剧了黄变现象，不仅缩短了使用寿命，也影响了使用中PC的外观效果。

为了提高聚合物的抗紫外线稳定性，可在聚合物基体中添加紫外吸收剂。紫外吸收剂需要对波长小于400nm的紫外线有优异的吸收效果，因为这部分光线是导致材料性能变化的主要因素。例如向聚合物基体中添加苯并三唑类(如UV-329，UV-234，UV-327等)、二苯甲酮类(如UV-531，UV-207等)、水杨酸类的有机紫外线吸收剂的方法。但是，对于添加了低分子类紫外线吸收剂的热塑性材料而言,在高温条件下进行成型加工时会发生挥发，从而引起模垢的问题。

目前也有使用无机类紫外吸收剂，如TiO₂，ZnO，SiO₂，和Al₂O₃等。该类 无机纳米粒子常温下几乎不与其他化合物反应，同时具有很高的热稳定性、不易迁移、无味、无毒、无刺激性，使用安全，具有良好的屏蔽紫外线性能。但是，无机纳米粒子往往存在固有的光催化特性，在能量大于禁带宽度的光照条件下会产生电子空穴对，粒子表面被俘获或吸附的粒子表面物质会与其产生的电子空穴发生反应生成HO·，而HO·是一种氧化能力很强的自由基，它会几乎无选择地氧化多种有机物，是光催化氧化的主要活性物质，能够诱导聚合物的降解。

也有采用在聚合物基材表面涂敷抗紫外膜的方式才实现抗紫外线的效果。此种方法对涂布的精密性、均匀性以及涂布效果要求较高,且成品率难以控制。同时耐久性差，层薄膜易从基材表面脱落。

最近，Advanced Functional Materials,2013,23(22):2805-2811“Selective UV Reflecting Mirrors Based on Nanoparticle Multilayers”一文中提出了紫外反射机理。基于TiO₂和ZnO粒子层层自组装制备了多层复合膜，该复合膜能够有效地反射紫外线，避免了粒子吸收紫外线而诱发聚合物光降解的缺点。但是，该方法操作复杂，难以工业推广。

公开号CN101233196A公开了一种含黑色素的功能性薄膜及其制备方法，但该方法制备的黑色素的粒径不可控、功能薄膜透明性低。因此，如何制备高透明性的紫外线屏蔽功能性组合物仍然是一个关键的问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种聚碳酸酯组合物及制备方法。能够同时增强聚碳酸酯的紫外线阻隔能力和光稳定性，提高聚碳酸酯的使用寿命。

本发明的目的之一是提供一种聚碳酸酯组合物。

包括：

聚碳酸酯和黑色素；或者聚碳酸酯、黑色素和抗氧剂；

以聚碳酸酯为100重量份计；黑色素为0.05～10重量份；抗氧剂为0.01-1重量份。

黑色素选自天然提取黑色素、化学合成和生物发酵法制备的类黑色素。

黑色素优选按以下方法制备：

黑色素前体、表面活性剂、氧化剂分别加入到高分子溶液中，调节pH值为7～13，边搅拌边进行氧化反应，制得所述黑色素；调节pH值采用常规的方法，如加入碱或缓冲溶液。

所述黑色素前体为真黑色素前体、类黑色素前体以及异黑色素前体中的一种或组合；

所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及两性表面活性剂中的一种或组合；

所述氧化剂为含氧类、过氧化物及过氧酸、过氧酸盐中的一种或组合；

所述高分子为水溶性高分子；

黑色素前体与氧化剂的摩尔比为1:(0.1～10)，优选1:(5～10)；