一种酞菁-碳纳米片-载体复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种酞菁

【技术实现步骤摘要】
一种酞菁
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碳纳米片
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载体复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能复合材料
，具体涉及一种酞菁
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碳纳米片
‑
载体复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]自1960年Maiman发现激光以来，激光技术被广泛研究并用作高强光源应用于通讯、影像、信息存储、医疗、军事等诸多领域。激光技术虽然给人类带来了巨大的利益，推动了人类社会多个领域的巨大发展，但同时也会对人体器官及一些重要的电子通讯设备产生致命的损害，给人类带来灾难。因此，激光防护材料及器件的研究引起了全世界的高度重视。其中，光限幅材料就是激光防护的重要材料之一。
[0003]以往的激光防护材料因可见光透射率低、输入输出曲线接近线性、在低光强下透射率较低等缺点，无法满足在高强光有较低透射率的防护要求。理想的光限幅材料应具有线性透射率高、限幅阈值及限幅幅值低、损伤防护光谱范围窄、动态范围宽和热稳定性高等特点。而酞菁化合物是一种具有16个Π电子的大环配合物，因其骨架结构特征和可通过选择中心离子、轴向配体和在酞菁环上引入功能性取代基等方法进行分子筛选与组装，在光限幅研究中备受关注，是一类具有潜在应用价值的光限幅材料。
[0004]当前，制备出限幅性能好、稳定性强的酞菁光限幅材料成为激光防护材料领域中的研究热点。目前多数基于酞菁类化合物作为非线性光限幅材料的研究工作是在各种有机溶液中进行的。但是，在实际的光限幅应用中，尤其是人眼激光防护方面，要求器件结构简单、操作方便、加工性能好，溶液态的材料往往难以胜任。相比而言，具有一定形状、厚度和良好加工性能的固体材料，更能满足制备光限幅器件的需要。选择物理化学性能稳定、光学性能好的固体基质作为酞菁化合物的载体，不仅能够增加酞菁类化合物本身的稳定性，而且对实现酞菁分子光限幅材料的器件化有着重要意义。
[0005]已报到的酞菁固体材料化的方法主要有静电自组装、物理气相沉积技术、Langmuir
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Blodget薄膜技术、溶胶
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凝胶技术等，这些均为物理掺杂方法，即将酞菁化合物依附或者分散在固体基质中的器件化方法。尽管这些方法操作方便，但仍存在酞菁聚集、材料机械强度不高、加工性能差等缺陷，严重制约了酞菁类化合物作为光限幅材料的实际应用。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种酞菁
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碳纳米片
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载体复合材料及其制备方法和应用，该复合材料中酞菁
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碳纳米片复合物分散均匀，没有团聚和相分离产生。本专利技术提供的酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料具有光限幅特性及良好的力学性能。
[0007]具体而言，本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术首先提供一种酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料，该复合材料由酞菁
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碳纳米片复合物和聚氨酯基质组成，所述的酞菁
‑
碳纳米片复合物均匀地分散在透明聚
氨酯基质中，其中，酞菁
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碳纳米片复合物由酞菁与石墨烯制备而成。
[0009]优选的是，所述酞菁
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碳纳米片复合物的制备方法，包括：
[0010]将无金属酞菁溶于浓硫酸中，再加入去离子水，然后将石墨烯加入其中，40℃～80℃加热搅拌反应20～30小时，过滤，洗涤，真空干燥，得到酞菁
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碳纳米片复合物。
[0011]优选的是，所述的石墨烯为物理法石墨烯、化学法石墨烯或氧化石墨烯纳米片。
[0012]优选的是，所述的无金属酞菁与石墨烯的质量比为1:1～3:1。
[0013]本专利技术还提供一种酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料的制备方法，包括：
[0014]将酞菁
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碳纳米片复合物加入聚氨酯基质中，超声，加热搅拌后均质得到均匀的分散液，然后将分散液倒入模具中，流延铺平，加热干燥固化，得到酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料。
[0015]优选的是，所述酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料中，酞菁
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碳纳米片的质量百分含量为0.05
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10％，其余为透明聚氨酯基质。
[0016]优选的是，所述的聚氨酯基质选自水溶性聚氨酯或水溶性聚氨酯分散体。
[0017]优选的是，所述的超声时间为15～30分钟，加热搅拌温度为35℃～60℃，加热搅拌时间为0.5～2小时，均质时间为5～15分钟，均质速度为5000～15000rpm。
[0018]优选的是，所述的固化温度为60℃～90℃，固化时间为0.5～6小时。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述的酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料在激光防护中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果
[0021]本专利技术提供了一种酞菁
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碳纳米片
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载体复合材料及其制备方法和应用，该复合材料由酞菁
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碳纳米片复合物和聚氨酯基质组成，所述的酞菁
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碳纳米片复合物均匀地分散在透明聚氨酯基质中，其中，酞菁
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碳纳米片复合物由酞菁与石墨烯制备而成，两者的高度共轭Π电子体系共助光限幅性能提升，同时利用酞菁中的含氮官能团、碳纳米片中的含氧官能团与聚氨酯结构兼容性好的特点，结合合适的能量输入，将酞菁
‑
碳纳米片均匀地分散于聚氨酯基质中，获得了分散性良好的固态透明复合薄膜材料。同时由于碳纳米片的引入提高了聚氨酯的机械强度，使得所制备的复合材料还具有良好的力学性能。
[0022]本专利技术所提供的酞菁复合材料的制备方法生产成本低、安全性高，且操作简单，适宜规模化生产，得到的复合材料可以应用在激光防护中。
附图说明
[0023]图1为实施例1得到的酞菁
‑
石墨烯复合物(Pc
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PGN2)
‑
聚氨酯复合材料的Z
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扫描曲线；
[0024]图2为实施例2得到的酞菁
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石墨烯复合物(Pc
‑
PGN4)的扫描电镜形貌图；
[0025]图3为实施例3得到的酞菁
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石墨烯复合物(Pc
‑
CGN3)
‑
聚氨酯复合材料的Z
‑
扫描曲线；
[0026]图4为实施例4得到的酞菁
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石墨烯复合物(Pc
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CGN15)的拉曼光谱图；
[0027]图5为实施例5得到的酞菁
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料，其特征在于，该复合材料由酞菁
‑
碳纳米片复合物和聚氨酯基质组成，所述的酞菁
‑
碳纳米片复合物均匀地分散在透明聚氨酯基质中，其中，酞菁
‑
碳纳米片复合物由酞菁与石墨烯制备而成。2.根据权利要求1所述的一种酞菁
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碳纳米片
‑
载体固态透明复合材料，其特征在于，所述酞菁
‑
碳纳米片复合物的制备方法，包括：将无金属酞菁溶于浓硫酸中，再加入去离子水，然后将石墨烯加入其中，40℃～80℃加热搅拌反应20～30小时，过滤，洗涤，真空干燥，得到酞菁
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碳纳米片复合物。3.根据权利要求2所述的一种酞菁
‑
碳纳米片
‑
载体固态透明复合材料，其特征在于，所述的石墨烯为物理法石墨烯、化学法石墨烯或氧化石墨烯纳米片。4.根据权利要求2所述的一种酞菁
‑
碳纳米片
‑
载体固态透明复合材料，其特征在于，所述的无金属酞菁与石墨烯的质量比为1:1～3:1。5.根据权利要求1所述的一种酞菁
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碳纳米片
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载体固态透明复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将酞菁
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碳纳米片复合物加入聚氨酯基质中，超声，加热搅拌后均质得到均匀的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王挺峰，汤伟，刘志超，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：