[发明专利]一种基于能量转换实现聚合物抗老化的机理研究应用方法

说明书

一种基于能量转换实现聚合物抗老化的机理研究应用方法，属于聚合物抗老化领域。在聚合物中引入二维双金属氢氧化物(LDHs)构筑聚合物基复合材料。当聚合物暴露在外界热量下时，LDHs作为能量缓冲体，将热能转换为化学能：一方面由于化学剥层提高了LDHs自身的分散性，暴露出更多的活性位点；另一方面减缓了聚合物受到的热量损害，获得了稳定性好、抗老化性能优异的聚合物基复合材料。本发明提出了一种通过能量转换抑制聚合物热老化的方法，为设计高性能抗老化材料提供了新的思路。本方法具有广泛的适用性和实用价值，有望为聚合物产品设计和制造提供有效依据。

技术领域

本发明属于聚合物抗老化领域，具体涉及一种通过无机相微观结构变化(如剥层)将聚合物受到的热能转换并消耗，从而抑制聚合物热老化、提高聚合物热稳定性的方法，研究其机理并能够进一步扩大应用。

背景技术

聚合物材料在国民经济中占有重要地位，广泛应用于生产生活、医疗卫生、建筑交通等重要领域。聚合物老化，尤其是热老化，是聚合物产品服役过程中遇到的重要难题。在外界热量作用下，聚合物链段运动加剧，加速其内部发生多种老化反应，造成聚合物结构裂解、性能失效，使聚合物产品寿命降低、稳定性受损，大大限制了聚合物产品的使用，并造成潜在的安全威胁，引发了众多研究者的关注。因此，对聚合物热老化过程的抑制，具有重要的意义，同时也是一项挑战。

为了降低或抑制聚合物热老化过程，传统方法主要着力于对热源的阻断，通过采用物理防护等方法降低外界热能对聚合物的老化作用。然而，在聚合物材料的使用过程中，由于使用场景不同，聚合物材料不可避免的暴露于热量下，无法通过物理阻隔降低聚合物的老化过程。因此，亟需发展一种能够高效抑制聚合物热老化、提高聚合物性能的方法。

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类二维无机层状材料，具有层板组成、层间结构、形貌等可调控性。LDHs可通过剥层获得单片层的纳米片结构，具有活性位点多、可调控性强等特点。本发明的方法设计在聚合物中引入无机相LDHs，通过LDHs对聚合物所受热量的转换降低聚合物热老化，获得稳定性好的抗老化聚合物基复合材料。由于LDHs的结构可变性，能够将受到的热能通过化学剥层进行转化及消耗，降低聚合物受到的热辐射，从而实现抗老化作用。通过调控无机相的组成、形貌及结构，影响能量的转换效率，实现对聚合物热老化过程的可控调节，获得稳定性好、抗老化性能优的聚合物基复合材料；为寻找不同的抗老化剂或匹配不同的抗老化剂提供了依据。

现有技术中即没有关于层状双金属氢氧化物(LDHs)体现基于能量转换实现聚合物抗老化的，也没有关于上述是如何实现抗老化的机理研究方法的以及应用。

发明内容

聚合物材料的热老化是聚合物发生结构裂解、性能失效的重要原因之一。为了降低外界热能对聚合物基复合材料的结构及性能影响，本发明提供了一种基于能量转换从而抗老化的研究以及应用方法，通过将热能用于无机相化学剥层实现热能的消耗，降低热能对聚合物的结构损害，抑制了聚合物的热老化过程，并进一步给出了如何研究其机理及应用的方法。

本发明的技术方案为：将具有一定化学活性的LDHs类材料添加到聚合物中构筑聚合物基复合材料。对该复合材料进行热处理，并在不同时间点进行取样，研究复合材料及LDHs的结构、形貌变化。通过结构观察发现，在热处理过程中，聚合物链不断运动，插层并剥层LDHs材料，使得LDHs材料尺寸及厚度减小，产生大量缺陷并表现出荧光信号。基于此，由于热能的转化和耗散，聚合物自身的老化过程被抑制，其羰基值增长减缓，由此实现了对聚合物热老化的抑制，获得了抗热老化的高性能聚合物基复合材料；为寻找不同的抗老化剂或匹配不同的抗老化剂提供了依据。

一种基于能量转换实现聚合物抗老化的研究应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用水热合成、成核晶化隔离法等设计合成不同组成、形貌的类水滑石材料(LDHs)；