[发明专利]一种酞菁-碳纳米片-载体复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种酞菁‑碳纳米片‑载体复合材料及其制备方法和应用，属于功能复合材料技术领域。该复合材料由酞菁‑碳纳米片复合物和聚氨酯基质组成，所述的酞菁‑碳纳米片复合物均匀地分散在透明聚氨酯基质中，其中，酞菁‑碳纳米片复合物由酞菁与石墨烯制备而成。本发明提供一种酞菁‑碳纳米片‑载体复合材料的制备方法。本发明还提供了上述技术方案所述的酞菁‑碳纳米片‑载体固态透明复合材料在激光防护中的应用。本发明提供的酞菁‑碳纳米片‑载体固态透明复合材料具有光限幅特性及良好的力学性能。

技术领域

本发明属于功能复合材料技术领域，具体涉及一种酞菁-碳纳米片-载体复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

自1960年Maiman发现激光以来，激光技术被广泛研究并用作高强光源应用于通讯、影像、信息存储、医疗、军事等诸多领域。激光技术虽然给人类带来了巨大的利益，推动了人类社会多个领域的巨大发展，但同时也会对人体器官及一些重要的电子通讯设备产生致命的损害，给人类带来灾难。因此，激光防护材料及器件的研究引起了全世界的高度重视。其中，光限幅材料就是激光防护的重要材料之一。

以往的激光防护材料因可见光透射率低、输入输出曲线接近线性、在低光强下透射率较低等缺点，无法满足在高强光有较低透射率的防护要求。理想的光限幅材料应具有线性透射率高、限幅阈值及限幅幅值低、损伤防护光谱范围窄、动态范围宽和热稳定性高等特点。而酞菁化合物是一种具有16个Π电子的大环配合物，因其骨架结构特征和可通过选择中心离子、轴向配体和在酞菁环上引入功能性取代基等方法进行分子筛选与组装，在光限幅研究中备受关注，是一类具有潜在应用价值的光限幅材料。

当前，制备出限幅性能好、稳定性强的酞菁光限幅材料成为激光防护材料领域中的研究热点。目前多数基于酞菁类化合物作为非线性光限幅材料的研究工作是在各种有机溶液中进行的。但是，在实际的光限幅应用中，尤其是人眼激光防护方面，要求器件结构简单、操作方便、加工性能好，溶液态的材料往往难以胜任。相比而言，具有一定形状、厚度和良好加工性能的固体材料，更能满足制备光限幅器件的需要。选择物理化学性能稳定、光学性能好的固体基质作为酞菁化合物的载体，不仅能够增加酞菁类化合物本身的稳定性，而且对实现酞菁分子光限幅材料的器件化有着重要意义。

已报到的酞菁固体材料化的方法主要有静电自组装、物理气相沉积技术、Langmuir-Blodget薄膜技术、溶胶-凝胶技术等，这些均为物理掺杂方法，即将酞菁化合物依附或者分散在固体基质中的器件化方法。尽管这些方法操作方便，但仍存在酞菁聚集、材料机械强度不高、加工性能差等缺陷，严重制约了酞菁类化合物作为光限幅材料的实际应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种酞菁-碳纳米片-载体复合材料及其制备方法和应用，该复合材料中酞菁-碳纳米片复合物分散均匀，没有团聚和相分离产生。本发明提供的酞菁-碳纳米片-载体固态透明复合材料具有光限幅特性及良好的力学性能。

具体而言，本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种酞菁-碳纳米片-载体固态透明复合材料，该复合材料由酞菁-碳纳米片复合物和聚氨酯基质组成，所述的酞菁-碳纳米片复合物均匀地分散在透明聚氨酯基质中，其中，酞菁-碳纳米片复合物由酞菁与石墨烯制备而成。

优选的是，所述酞菁-碳纳米片复合物的制备方法，包括：

将无金属酞菁溶于浓硫酸中，再加入去离子水，然后将石墨烯加入其中，40℃～80℃加热搅拌反应20～30小时，过滤，洗涤，真空干燥，得到酞菁-碳纳米片复合物。

优选的是，所述的石墨烯为物理法石墨烯、化学法石墨烯或氧化石墨烯纳米片。

优选的是，所述的无金属酞菁与石墨烯的质量比为1:1～3:1。

本发明还提供一种酞菁-碳纳米片-载体固态透明复合材料的制备方法，包括：