[发明专利]一种纳米复合近红外吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，特别涉及一种近红外吸收剂及其制备方法。

背景技术

近红外吸收剂即对近红外波段电磁波具有吸收能力的一类物质，其在军事及民用领域有着广泛的应用，现已发展了众多种类不同用途的近红外吸收剂。其中，有机功能材料与纳米颗粒复合近红外吸收剂已成为现今研究热点。

纳米颗粒因其特殊的尺寸，因而产生了电学、磁学、光学、吸附等特殊性能。纳米材料作为电磁波吸收材料将原本具有吸波能力的物质制成纳米尺寸，利用材料在纳米尺度时具有的独特性质，使其对光波的吸收能力在原有的基础上得到进一步的提高。纳米颗粒通常对短波段电磁波具有较强的吸收，而要使其在长波段有吸收就需要对其进行复合改性。将各类功能材料在微观尺寸上进行杂化制成的杂化材料，能进行单一材料的功能复合、性能互补和优化。不同于传统的复合材料，有机材料与纳米材料复合材料的相微区通常为纳米尺度，有时甚至小到分子水平的复合，相界面面积非常大，界面相互作用强。由于复合材料的性质不但与各组分的性质有关，且与各组分相的形态和其相间界面性质密切相关，其中后两者对决定材料的整体性质起着至关重要的作用。由于有机材料与纳米材料复合材料可能结合人们所希望的不同母体组分性质于一体，而且并不是简单的加和，在其内部组分的协同作用下甚至会产生一些母体所不具备的新性质。

CN1435451A描述了一种纳米复合屏蔽红外涂料的制备方法，通过将纳米金属氧化物分别或组合加入漆料中，简单经砂磨机研磨均匀后即得具有红外屏蔽性能的复合材料。其工艺较为简单。但很难保证所得复合材料的分散稳定性。CN1821315A描述了一种聚苯胺包覆纳米TiO₂及聚苯胺包覆TiO₂晶须复合材料的制备方法，使得TiO₂在紫外光区域出现了新的吸收峰，不仅吸收紫外光，还可以很好的吸收可见和近红外光。据其描述，所制备的复合材料在紫外光区域、可见光区域、近红外光区域均有吸收，表明所制复合材料选择吸收性及透明性不是很好。

有机半导体材料PEDOT（聚（3，4-乙烯二氧噻吩））是一种具有π共轭长链结构的导电聚合物，在光电领域应用极其广泛。但是本征态的PEDOT导电性很差，而且不溶。

目前，近红外吸收剂已广泛应用于军事及民用领域。但由于其涉及敏感领域，很难从国外文献中获得性能优异近红外吸收剂的完整研究思想。现有市售近红外吸收剂制备路线多较为复杂。在纳米材料制备吸收材料方面，通常使用贵金属及其氧化物，且多用于长波吸收，在近红外波段吸收应用较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，近红外吸收剂制备路线复杂，制备成本高，且多用于长波吸收，用于短波吸收的较少。

为了解决这一技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种纳米复合近红外吸收剂，按重量份数计算，所述的吸收剂包含

其中，PEDOT是均匀分散在溶液中的，

掺杂剂可以选用以下的材料：

聚苯乙烯磺酸钠（PSS，Mn=20000～200000）、

苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯共聚物（PSS-HPA，PSS-HPA的Mn=20000～200000，苯乙烯磺酸钠与HPA的摩尔比为3～30：1）、

苯乙烯磺酸钠-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PSS-GMA，PSS-GMA的Mn=20000～200000，苯乙烯磺酸钠与GMA的摩尔比为3～30：1）、

苯乙烯磺酸钠-丙烯酸丁酯共聚物（PSS-BA，PSS-BA的Mn=20000～200000，苯乙烯磺酸钠与BA的摩尔比为3～30：1）

PSS-HPA，PSS-GMA，PSS-BA的制备是将HPA,GMA,BA分别与苯乙烯磺酸钠按照一定摩尔比混合加入到适量去离子水中搅拌溶解，抽真空通氮气，反应温度80℃左右，加入引发剂过硫酸铵，反应2～6h停止反应，后处理得到相应共聚比例的PSS-HPA,PSS-GMA,PSS-BA共聚物。

对氨基苯磺酸钠，对甲基苯磺酸，氨基磺酸，十二烷基苯磺酸或樟脑磺酸；

上述纳米金属氧化物选自ZnO、TiO₂、ITO或Al₂O₃，平均粒径为1～200nm，分散介质选择水。

本发明还提供了一种上述纳米复合近红外吸收剂的制备方法，是通过将PEDOT水分散液与纳米金属氧化物混合而制成，具体为：