[发明专利]一种含蒽改性氧化石墨烯的转光塑料薄膜及制备方法

说明书

本发明属于转光薄膜制备的技术领域，提供了一种含蒽改性氧化石墨烯的转光塑料薄膜及制备方法。该方法将蒽重氮盐与盐酸溶液及亚硝酸钠制成混合溶液，然后将氧化石墨烯、柠檬酸钠和水混合并超声分散后与混合溶液进行重氮化反应，然后气流干燥后得到复合改性材料，并与基体树脂、增塑剂及抗氧剂混合、吹塑成膜、即得改性氧化石墨烯的转光塑料薄膜。与传统方法相比，本发明的制备方法通过蒽重氮盐和氧化石墨烯的重氮反应，形成共轭体系，改善了其在基材中的分散性，有效提高了塑料薄膜的转光效果和效率，同时整个过程简单，能耗低，成本较低，可推广应用。

技术领域

本发明属于转光薄膜制备的技术领域，提供了一种含蒽改性氧化石墨烯的转光塑料薄膜及制备方法。

背景技术

农业是我国经济发展的基础，提高农作物的产量是当务之急，较肥料、耕作等外部条件，太阳光作为植物生长的必要条件，研究如何充分利用太阳光进行光合作用对促进农作物生长，提高农业产量有着非常重要的意义。太阳光对植物的作用与光的质量即光谱组成有十分密切的关系，每一种植物都应有其特定的最佳生长作用光谱，因此转光材料的研究和应用有着非常重要的意义。

基于叶绿素对蓝光和红光有较强的吸收而对紫外光和绿光吸收很少这一普遍规律，能吸收紫外光或绿光转换为植物能够有效吸收的红橙光或蓝光的转光材料可有效改善作物光照条件。转光膜能在保留农用薄膜基本性能的基础上，可以按照植物生长需要有效实现太阳光的光谱转换，提高光的综合利用效率，有利于农作物的生长，促进作物的早熟和增产。

目前转光膜的转光功能是通过将转光剂添加到农膜中实现的，所以实现农膜光能转换、改善透光光质的关键在于转光剂的开发和应用。现阶段转光剂分为有机染料转光剂、无机盐类转光剂和配合物转光剂。其中有机染料转光剂与树脂基材相容性好，分散均匀，加工方便，但转光强度低，成本高且自身颜色干扰，同时长时间在光照下易氧化分解，使用寿命短；无机盐类转光剂价格低廉，易于制备和储存，耐高温性能好，但其于薄膜树脂相容性较差，难于分散，造成薄膜均匀性和透光率较低，加工性能差；有机金属配合物主要是利用稀土金属离子中的共轭体系进行转光，具有发光亮度高、光色单一性好、光热稳定性强、不易老化、易于分散等优点，但金属含量高容易形成离子簇，往往会出现荧光猝灭现象。由上可知，发展新型的配合物型转光剂成为转光薄膜发展的主要方向，蒽类转光剂和石墨烯配合物便是一种新型高效转光材料，可有效形成π-π共轭体系，发展应用前景广阔。

目前国内外在功能性塑料母料，尤其是香气塑料母料方面已取得了一定成效。其中刘若同发明了一种光转换塑料薄膜及其制备方法和应用（中国发明专利申请号201710466561.4），光转换塑料薄膜包括塑料薄膜基体材料、以及均匀弥散分布于所述塑料薄膜基体材料中及附着于塑料薄膜基体材料表面的碳量子点光转换剂。另外，胡广齐等人发明了一种氮化物红光转光薄膜及其制备方法（中国发明专利申请号201510794897.4），此薄膜原料包括氮化物红光转光剂、薄膜基体和第三助剂，氮化物红光转光剂重量为氮化物红光转光薄膜重量的0.1～2.0％，第三助剂重量为氮化物红光转光薄膜重量的0.1％～5.0％；其余为薄膜基体，将氮化物红光转光剂掺入薄膜尤其是农业薄膜中，使得薄膜具有转光的效果，方便转光剂的应用。

可见，现有技术中应用于转光膜的有机类转光剂转光强度低，成本高、自身颜色干扰使用寿命短；无机盐类转光剂与薄膜树脂相容性较差，难于分散，造成薄膜均匀性和透光率较低，加工性能差；有机金属配合物类转光剂制备复杂，同时会荧光猝灭现象，因而传统转光塑料薄膜发展应用受限。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种含蒽改性氧化石墨烯的转光塑料薄膜，主要通过蒽类转光剂中蒽的重氮盐和氧化石墨烯中的碳碳双键进行重氮化反应，蒽重氮盐对氧化石墨烯进行功能化修饰，改变了复合材料的光学性质。其优点是：蒽重氮盐与氧化石墨烯重氮化反应后形成新的共轭体系，使得光转换峰向红外方向偏移，同时改善了氧化石墨烯在基材中的分散性，提高了复合材料的转光效率。

本发明涉及的具体技术方案如下：