[发明专利]一种凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料的制备方法

说明书

本发明属于防护功能材料制备技术领域，具体涉及一种凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料的制备方法：将阳离子表面活性剂溶液加入到凹凸棒石浆料中，再加入偶联剂溶液混合充分并保温熟化，制得有机表面改性的凹凸棒石；将其分散在乙酸乙酯中，再加入MBBT，充分混合并升温除去乙酸乙酯，得到ATP@MBBT复合材料，即凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料。

技术领域

本发明属于防护功能材料制备技术领域，具体涉及一种凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料的制备方法。

背景技术

太阳光中的紫外线容易造成有机高分子材料老化，影响产品的性能，而且还会对人类健康产生极大危害，开发紫外线屏蔽材料已引起了人们的广泛关注。紫外线屏蔽材料可分为有机紫外屏蔽剂和无机紫外屏蔽剂两大类。其中，无机紫外屏蔽剂主要有纳米TiO₂和纳米ZnO，纳米TiO₂屏蔽UVB的性能优异，但对长波紫外线(简称UVA)的屏蔽效果不理想；而纳米ZnO对UVA的屏蔽效果较好，但其屏蔽UVB性能欠佳，因此很难满足全波段地阻隔紫外线的要求。

与无机紫外屏蔽剂相比，有机紫外吸收剂具有种类丰富、吸收紫外线强等优点。常用的有机紫外吸收剂主要包括对氨基苯甲酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类等，而2,2'-亚甲基双–(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基-丁基))苯酚(MBBT)作为苯并三唑类有机紫外吸收剂的一种，具有全波段紫外阻隔的效果。

MBBT分子结构中含有吸收紫外线的发色基团，通过散射、吸收的方式实现紫外屏蔽。但由于MBBT具有结晶性，通常会形成粒径达1μm以上的晶粒，而当MBBT的晶粒粒径达到200nm时，其紫外屏蔽性能很差，因此降低MBBT的结晶性，进而控制其晶粒尺寸是开发高效有机紫外屏蔽剂要解决的瓶颈难题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料的制备方法：

(1)将阳离子表面活性剂溶液加入到凹凸棒石浆料中，充分混合并保温熟化后，加入偶联剂溶液，混合充分并保温熟化，抽滤、洗涤、烘干、粉碎，即制得有机表面改性的凹凸棒石，

其中，阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基磷酸酯取代铵或十二烷基吡啶氯化铵，其与凹凸棒石的质量之比为0.02～0.2:1，

偶联剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KH540)、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，其与凹凸棒石的质量之比为0.1～0.2:1，

(2)将步骤(1)中制备的有机表面改性的凹凸棒石分散在乙酸乙酯中，再加入MBBT的乙酸乙酯溶液，充分混合并升温后，冷凝回收乙酸乙酯，直至除去所有乙酸乙酯后得到ATP@MBBT复合材料，即凹凸棒石基全波段紫外屏蔽材料，

MBBT与有机表面改性的凹凸棒石质量之比为0.6～1:1，升温幅度为75～90℃。

本发明的有益效果是：本发明充分利用凹凸棒石一维结构、价格低廉、强度高和柔韧性好等优点，以凹凸棒石为原料，利用其在水溶液中表面带负电，阳离子表面活性剂离子首先被吸附至凹凸棒石表面，然后通过加入硅烷偶联剂，二者协同对凹凸棒石进行有机表面改性，具有成本低廉、操作方便的优点，同时通过有机表面改性能够避免凹凸棒石粒子的团聚，提高了其在有机溶剂中的分散程度；

在负载纳米MBBT的过程中，本发明采用乙酸乙酯作为溶剂，这样的好处在于：一方面乙酸乙酯价格低廉易得，便于控制成本；另一方面，乙酸乙酯作为有机溶剂安全无毒，在生产操作过程中可以放心使用；