[发明专利]通过短-脉冲UV激光辐射来稳定丙烯酸酯聚合物中的二氧化钛纳米颗粒的溶液的方法

说明书

本发明涉及在有机溶剂溶液中的丙烯酸树脂中制备二氧化钛纳米颗粒的胶体溶液的方法。

已知，丙烯酸酯类聚合物的溶液和二氧化钛纳米颗粒用于通过旋涂或蒸发技术来生产基于掺杂有二氧化钛纳米颗粒的丙烯酸酯的聚合膜（聚合物膜）。这种膜可用于例如光学装置的生产、光电子学（例如在生产波导管中）、刚性和抗热透明层的生产、光伏、化学传感器和生物学领域。

通常，掺杂有纳米颗粒的聚合膜的生产受纳米颗粒聚集的影响，由于聚合物和纳米颗粒之间的低亲和力（相分离）所述纳米颗粒在膜的表面上聚积。目前，用于获得掺杂有二氧化钛纳米颗粒的塑性材料（塑料）的均质膜的技术为化学性质（共聚物的用途）[1]，用不同有机帽化分子功能化纳米颗粒的表面[2]，利用从组成单体和化学添加剂的添加开始的塑性材料的光聚合作用[3]，并且通常透明度很大程度上由薄膜（0.1-1μm）的沉积以及利用聚合物的低浓度（50mg/ml）确保。尽管在文献中有一些对此研究的实例，但至今仍未开发出能够允许聚合物内的纳米颗粒的均匀分散的有效方法。

本发明的目的是提供用于在有机溶剂中的丙烯酸树脂的溶液中制造二氧化钛纳米颗粒的胶体溶液的方法，其中纳米颗粒的分散度可根据溶液使用的需要而简单地调整。

鉴于该目的，本发明的目的是一种用于在有机溶剂中的丙烯酸树脂溶液中制造具有在所附权利要求中所限定的特性的二氧化钛纳米颗粒的胶体溶液的方法。

根据本发明的方法使得可以将包含二氧化钛纳米颗粒和丙烯酸树脂的溶液稳定和均质到聚合物基体中颗粒的总色散的程度；从前述的溶液可获得薄膜和甚至厚膜，保持聚合物在可见范围中的透明度性质并且提高其在紫外线范围中的吸光度。由此获得的物质具有可以根据纳米颗粒和聚合物的重量浓度之间的比率进行调节的光学和物理性能。

这样的性能的获得不需要聚合物或纳米颗粒的任何特殊的化学处理，这是允许膜的生产成本被显著降低的因素。

根据本发明方法的另外的特征和优点将通过以下参考附图进行的仅作为非限制性实例提供的详细描述而变得显而易见，其中：

图1表示由未根据本发明处理的相应溶液获得的PMMA+TiO₂5%wt的膜表面的AFM形貌；

图2表示以与针对图1中的膜进行的类似方式，但由根据本发明处理的溶液获得的PMMA+TiO₂5%wt的膜表面的AFM形貌；

图3和4分别表示图1的膜和图2的膜的摩擦力测量结果（获自AFM显微镜的杠杆偏转的测量）；

图5表示说明对于图1和2的膜的粘附力分布的曲线图；

图6表示仅PMMA（虚线），PMMA+TiO₂5wt%的未处理膜（细线），和根据本发明处理的PMMA+TiO₂ 5wt%的膜（粗线）之间的透射率的比较。在插图中示出了在可见范围中的透射率；

图7表示仅PMMA（虚线），PMMA+TiO₂5wt%的未处理膜（细线），和根据本发明处理的PMMA+TiO₂5wt%的膜（粗线）之间的总反射率的比较。膜是与对其进行图6的测量相同的膜；

图8表示仅PMMA（虚线），PMMA+TiO₂5wt%的未处理膜（细线），和根据本发明处理的PMMA+TiO₂5wt%的膜（粗线）之间漫射的反射率的比较。膜是与对其进行图6和7的测量相同的膜；

图9表示由未根据本发明处理的相应溶液获得的PMMA+TiO₂20wt%的膜表面的AFM形貌；

图10表示以与对图9中的膜进行的类似方式，但由根据本发明处理的溶液获得的PMMA+TiO₂20wt%的膜表面的AFM形貌；

图11和12分别表示图9的膜和图10的膜的摩擦力测量结果（获自AFM显微镜的杠杆偏转的测量）；

图13表示仅PMMA（虚线），PMMA+TiO₂20wt%的未处理膜（细线），和根据本发明处理的PMMA+TiO₂20wt%的膜（粗线）之间的透射率的比较。在插图中示出了可见范围中的透射率；

图14表示仅PMMA（虚线），PMMA+TiO₂20wt%的未处理膜（细线），和根据本发明处理的PMMA+TiO₂20wt%的膜（粗线）之间的总反射率的比较。膜是与进行图13测量相同的膜；