聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法及应用，该添加剂制备的方法步骤如下：S1：CeO2QDs的制备；S2：将S1制备的CeO2QDs溶于乙醇水溶液，得溶液A；S3：将3,4

【技术实现步骤摘要】
聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]作为一种重要的高分子材料，聚氯乙烯(PVC)具有耐磨、隔音/隔热和低成本等优点，广泛应用于农业、工业、家居用品等领域，2020年全球PVC消费量已达到4950万吨，并以每年近5％的速度持续增长。
[0003]由于PVC特殊的结构特点，在紫外线光辐射或加热条件下易老化降解，颜色逐渐由白色变为黄色，甚至黑色，耐候性和机械强度等性能明显降低，进而失去应用价值。
[0004]阳光照射是室外所用PVC材料面临的主要降解源，较高的温度和紫外线辐照加速了材料的老化、变硬、开裂等现象，耐太阳光老化成为生产研发户外应用材料迫切需要解决的技术问题。
[0005]添加UV屏蔽剂和热稳定剂是提高PVC材料稳定性的基础，在过去的几十年里，各种防护材料用于解决聚氯乙烯的受热或紫外线照射引起的老化现象。
[0006]聚合物材料添加一些金属氧化物表现出了突出的抗紫外线能力，但存在诸如添加剂的毒性、成本或光催化活性高、紫外吸收区域窄，光稳定性差等瓶颈问题，难以满足实际应用的需要。
[0007]CeO2价格低廉，无毒、性质稳定，来源广泛，价廉易得，能够很好地节约成本，降低大规模生产的难度；此外，CeO2晶体结构多样，形貌和粒径等因素对其理化性质影响明显，在发光材料和传感器等领域有着广泛的应用。
[0008]纳米级小尺寸分布的CeO2量子点因其高效发光的特性，较高的可见光透明度和显著的紫外屏蔽性能，有望成为紫外保护剂和理想的多功能添加剂，具有广阔的应用前景。
[0009]由于CeO2量子点表面能较大，与高分子聚合物的相容性较差，存在易团聚、难分散等不足之处，很难在聚合物基体中均匀分散，在一定程度上限制其自身的应用范围。因此，如何实现CeO2量子点既能在PVC基材中很好分散，又能提高基材的紫外屏蔽能力和热稳定性，是制备高性能PVC复合材料的关键问题之一。

技术实现思路

[0010]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法及应用，具有在PVC基材中分散性好、能够提高PVC的紫外屏蔽和热稳定性等优点。
[0011]本专利技术提出的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法，方法步骤如下：
[0012]S1：CeO
2 QDs的制备；
[0013]S2：将S1制备的CeO
2 QDs溶于乙醇水溶液，得溶液A；
[0014]S3：将3,4
‑
二羟基苯甲酸乙酯溶于乙醇水溶液，得溶液B；
[0015]S4：将S3的溶液B加入S2的溶液A中进行反应，反应后经水洗、干燥即得聚氯乙烯紫
外屏蔽添加剂。
[0016]优选地，所述S1中CeO
2 QDs的制备方法步骤如下：将Ce(NO3)3·
6H2O溶解在乙醇中，在超声搅拌条件下加入浓NH3·
H2O进行反应，反应后经冷却、离心、水洗、干燥后即得CeO
2 QDs。
[0017]优选地，所述Ce(NO3)3·
6H2O与浓NH3·
H2O的摩尔体积比为1mmol:3
‑
5mL，反应温度为160
‑
180℃，反应时间10
‑
14h。
[0018]优选地，所述S2和S3中乙醇水溶液的体积分数为5
‑
15％。
[0019]优选地，所述CeO
2 QDs与3,4
‑
二羟基苯甲酸乙酯的质量比为1:1
‑
5。
[0020]优选地，所述S4中反应的条件为：pH为6
±
0.1，反应温度50℃，反应时间8
‑
12h。
[0021]本专利技术提出的上述方法制备的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂。
[0022]本专利技术提出的上述聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂在紫外屏蔽复合薄膜中的应用。
[0023]优选地，方法步骤如下：将聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺中超声分散，再与PVC/N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液混合，超声、搅拌分散均匀得成膜液，在平板上流延成膜，空气中静置成型，干燥后剥离；并将剥离得到的薄膜经浸泡、干燥后即得紫外屏蔽复合薄膜。
[0024]本专利技术的有益技术效果：
[0025]本专利技术的3，4
‑
二羟基苯甲酸甲酯的羟基与纳米氧化铈表面的羟基通过脱水反应键合，反应生成的醚键与上述两种物质表面未反应的羟基、以及羟基与羟基之间可形成氢键，通过这些氢键将紫外光的能量转化成分子成分的振动和旋转能量而耗散，很好地发挥有机
‑
无机复合紫外屏蔽剂的协同作用，从而使得制备的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂具有在PVC基材中分散性好，能够提高PVC的紫外屏蔽和热稳定性等优点。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提出的实施例1产物的XRD谱图；
[0027]图2为本专利技术提出的实施例1
‑
4产物的FTIR谱图；
[0028]图3为本专利技术提出的实施例1
‑
4产物(2％)/PVC复合薄膜对罗丹明溶液随紫外辐照时间的光降解变化曲线；
[0029]图4为本专利技术提出的实施例3产物的HRTEM图；
[0030]图5为本专利技术提出的PVC及实施例1和3产物(2％)/PVC复合薄膜的TGA谱图；
[0031]图6为本专利技术提出的不同实施例2产物含量的复合薄膜对罗丹明溶液随紫外辐照时间的光降解变化曲线。
具体实施方式
[0032]本专利技术的实施例中涉及的材料，如无特别说明，均为公知公用，可常规购买。
[0033]实施例1
[0034]将0.5mmolCe(NO3)3·
6H2O溶解在60mL乙醇中，超声30min，在搅拌条件下加入2mL浓NH3·
H2O，得到混合溶液。将混合溶液倒入100mL反应釜，170℃反应12h，待冷却至室温，离心、洗涤多次，离心后所得产物在60℃真空干燥6h，得到CeO2量子点，记作S。
[0035]实施例2
[0036]本专利技术提出的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法步骤如下：
[0037]S1：将0.1g实施1中的CeO2QDs加入10mL的10％乙醇水溶液，加入溶有0.11g的3,4
‑
二羟基苯甲酸乙酯的45mL的10％乙醇水溶液；
[0038]S2：将S1的混合液超声分散40min，滴加乙酸溶液将混合物的pH调到约6，50℃下持续搅拌反应10h，得到的产物离心，用乙醇洗涤3次后，50℃干燥7h，得到添加剂产品，记作M1。
[0039]实施例3
[0040]本专利技术提出的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法步骤如下：
[0041]S1：将0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：CeO
2 QDs的制备；S2：将S1制备的CeO
2 QDs溶于乙醇水溶液，得溶液A；S3：将3,4
‑
二羟基苯甲酸乙酯溶于乙醇水溶液，得溶液B；S4：将S3的溶液B加入S2的溶液A中进行反应，反应后经水洗、干燥即得聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂。2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法，其特征在于，所述S1中CeO
2 QDs的制备方法步骤如下：将Ce(NO3)3·
6H2O溶解在乙醇中，在超声搅拌条件下加入浓NH3·
H2O进行反应，反应后经冷却、离心、水洗、干燥后即得CeO
2 QDs。3.根据权利要求2所述的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法，其特征在于，所述Ce(NO3)3·
6H2O与浓NH3·
H2O的摩尔体积比为1mmol:3
‑
5mL，反应温度为160
‑
180℃，反应时间10
‑
14h。4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯紫外屏蔽添加剂的制备方法，其特征在于，所述S2和S3中乙醇水溶液的体积分数为5
‑
15％。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，马祥梅，江帆，
申请(专利权)人：安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院芜湖，
类型：发明
国别省市：