[发明专利]在紫外－近红外区强吸收的透明聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明聚合物材料及其制备方法，尤其是在紫外-近红外区强吸收的透明聚合物材料及其制备方法。

技术背景

具有近红外吸收功能的聚合物材料，由于在高级相机、微型摄像机的滤光片，等离子电视的显示面板，太阳镜，建筑物的隔热保温，建筑物、汽车的装玻璃材料等方面有重要的应用，得到了广泛的研究。而由于强烈的紫外线照射对人体将产生不利的影响，在很多情况下，需要对紫外线进行屏蔽，因此，抗紫外线辐射的材料也是一个研究热点，且在现实生活中也已经有了很多此类材料的应用产品：人们在建筑物、汽车等玻璃上粘贴一层膜，以阻隔阳光中的紫外线。这里的贴膜阻隔紫外线的能力与其中添加的紫外线吸收功能性组分的性质及含量有密切的关系。

目前专利报道的近红外吸收剂包括有机铜磷酸酯络合物(JP 56129243，EP19097，US 5567778)，含近红外吸收的染料(EP 607031、JP 06240146、US-B6323340、CN 1468856A)，无机纳米金属氧化物、硫化物(CN 02115483)等。

无机金属氧化物和硫化物在聚合物中添加，由于添加量的限制，其近红外吸收能力不高，且材料的透明性会随着无机物添加量的增加而急剧下降，只能用在对近红外吸收要求不高的建筑物材料上。而以染料为近红外吸收剂的材料，由于染料对光、热等的耐受性较差，容易降解而失去对近红外线的吸收功能，且大多数的近红外吸收染料在可见光也有相当的吸收，制备的材料常常强烈地着色。除此之外，上述的材料的抗紫外的性能均未提及。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在紫外-近红外区强吸收的透明聚合物材料及其制备方法，此种聚合物材料在吸收近红外线的同时，具有优异的吸收紫外线的功能，可高效阻隔紫外线，以克服紫外线造成聚合物材料老化，性能下降的状况，以达到在使用这种在紫外和近红外都可以强烈吸收的聚合物材料制备的各类透明制品时，能起到隔热保温、隔阻近红外线干扰等作用和保护其屏蔽下的人员、设施免收紫外线侵害的效果。

金属离子Cu²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺等由于电子的d-d跃迁在近红外区产生吸收，这种吸收具有吸收波长范围广、在吸收近红外光的同时，有极好的吸收紫外线的功能，且对光、热等的稳定性很好，其吸收功能不会因吸收剂发生降解而失效。因此采用在聚合物材料中引入金属离子，可制备出稳定性高，耐久性好的具有近红外吸收功能的聚合物材料。

本发明的技术方案为：

在紫外-近红外区强吸收的透明聚合物材料，包括基体材料和添加剂，其特征在于：基体材料为具有可见光透过性的聚合物单体、或聚合物单体混合物共聚而成的聚合物共聚体，添加剂为含有金属离子的紫外-近红外吸收剂。

所述含有金属离子的紫外-近红外吸收剂为金属盐、或有机金属化合物、或金属盐和有机金属化合物的混合物，添加剂与聚合物单体的重量比例为0.5％～2％。

所述金属盐为经接枝改性的金属磷酸盐。

所述含有金属离子的紫外-近红外吸收剂为有机金属化合物，所述聚合物单体为带有可聚合端基的有机磷酸酯、或带有可聚合端基的有机磷酸酯和以下聚合物单体的一种或多种混合的混合物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基及芳烃乙烯基化合物，添加剂与聚合物单体重量比例为10％～30％。

上述在紫外-近红外区强吸收的透明聚合物材料的制备方法，其特征为：将含有金属离子的紫外-近红外吸收剂添加剂加入并混合在聚合物单体或聚合物单体混合物中，然后使其原位共聚。原位共聚反应在65℃～80℃下进行，相应进行的时间为16小时～18小时。

该制备方法主要涉及以下三种情况：

1、在聚合物中引入接枝改性的超细金属磷酸盐

Cu²⁺、Ni²⁺等金属的磷酸盐在200～380nm紫外区有很强的吸收，同时在660～940nm的近红外区有大于99％的吸收率，因此可作为一种紫外-近红外吸收剂。但由于金属磷酸盐属于无机物，与有机单体和聚合物的相容性差，不容易在聚合物中均匀分散，由此造成聚合物的透明性不佳。本发明通过硅烷偶联剂KH570对金属磷酸盐颗粒的表面处理，改善了无机粒子的分散性及其与有机材料的相容性，提高了材料的透明度。磷酸盐单体与共聚单体的重量比通常位于0.5％～2％之间。

2、在聚合物中引入有机金属化合物