一种光转换微球、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种光转换微球、制备方法及抗紫外应用，属于高分子材料技术领域。首先通过简单高效的沉淀聚合法制备马来酸酐共聚物微球，反应结束后通过离心或过滤提纯即可得到该微球；然后通过酯化反应将荧光增白剂接枝到马来酸酐共聚物微球上，反应结束后通过离心或过滤提纯即可得到光转换微球。制得的微球可吸收200

【技术实现步骤摘要】
一种光转换微球、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于功能复合材料领域，具体涉及一种光转换微球、制备方法及应用，尤其是在透明发射蓝光的抗紫外复合材料中的应用。

技术介绍

[0002]由于臭氧层的破坏，近年来，到达地球表面的紫外光急剧增加。众所周知，过度接触紫外光不仅会对人体皮肤，眼睛和免疫系统造成伤害，还会破坏聚合物材料结构和性能。因此，关于抗紫外材料的研究近年来备受关注。研发高效的紫外屏蔽材料以减少紫外辐射对人体和聚合物材料产生的不利影响具有重要意义。
[0003]提高聚合物复合材料的紫外屏蔽性能的方法之一是向聚合物材料中掺入紫外吸收剂。常用的紫外吸收剂主要分为无机和有机紫外吸收剂两大类。无机紫外吸收剂如TiO2、ZnO和CeO2具有宽带屏蔽性和热稳定性，但容易产生光催化性且与聚合物相容性较差。常用的有机紫外吸收剂包括二苯甲酮类、肉桂酸酯类、苯并三唑类、对氨基苯甲酸及其衍生物。有机紫外吸收剂具有窄带吸收和高紫外屏蔽效率，但光稳定性和热稳定性较差，且容易从聚合物中迁移出来。因此，解决上述问题的直接有效的一种方法是直接合成大分子紫外吸收剂或将小分子紫外吸收剂接枝到纳米或微米粒子上。论文ACS Appl Mater Interfaces 2017，9(1)，868
‑
875以2
‑
[2
‑
羟基
‑5‑
[2
‑
(甲基丙烯酰氧)乙基]苯基]‑
2H
‑
苯并三唑为单体，通过乳液聚合和悬浮聚合制备了抗紫外纳米和微米粒子，有效避免紫外吸收剂的从聚合物基体中迁移。论文ACS Sustainable Chemistry&Engineering 2021，9(18)，6427
‑
6437通过点击反应将乙二基阿魏酸酯接枝到纤维素纳米晶上得到具有良好紫外吸收纤维素纳米晶。然而，以上的大分子紫外吸收单体都是通过将紫外光转换为热能耗散，无法对紫外光进行有效利用，且可能增加聚合物复合材料的热老化。
[0004]若将高能量的紫外光转化为低能量的蓝色荧光发射，则可以大大拓展紫外吸收剂的应用。蓝光可以有效抵消聚合物在自然光中的黄色外观，达到增白效果。此外，研究表明蓝光有利于植物进行光合作用，且屏蔽紫外光可以保护作物免受紫外光导向的害虫的破坏。论文Applied Surface Science 2020，510，145405制备了一种氮掺杂碳点并将其用于制备紫外屏蔽薄膜，可以有效地将紫外光转换为蓝光。然而，该碳点对250
‑
300nm的紫外光的屏蔽效果较差，且效果制备过程复杂，需要高温高压的反应条件，不适合大规模生产。荧光增白剂可以将紫外光转化为蓝光，然而，小分子荧光增白剂也存在光稳定性差，容易从聚合物基体中迁移的问题，基于荧光增白剂的光转换微球在抗紫外复合材料中的应用目前还未见报道。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种光转换微球、制备方法及其在透明发射蓝光的抗紫外复合材料中的应用。首先通过简单高效的沉淀聚合法制备马来酸酐共聚物微球，反应结束后通过离心或过滤提纯即可得到该微球；然后通过酯化反应将荧光
增白剂接枝到马来酸酐共聚物微球上，反应结束后通过离心或过滤提纯即可得到光转换微球。之后通过溶液共混或者熔融共混的方法，将该微球与通用高分子材料复合，制备得到透明发射蓝光的抗紫外复合材料。该方法操作简单，经济高效，适合工业化生产。
[0006]本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一方面，提供一种光转换微球，所述光转换微球是在紫外光与蓝光之间转换，即吸收200
‑
400nm的紫外光，发射400
‑
580nm且最高强度在430
‑
460nm的蓝光。
[0008]在可选的实施方式中，所述光转换微球由马来酸酐共聚物微球与荧光增白剂组成，其粒径为400
‑
1400nm。
[0009]在可选的实施方式中，所述马来酸酐共聚物微球由马来酸酐，乙烯基单体和交联剂组成，其中马来酸酐，乙烯基单体和交联剂的摩尔比为100∶100∶(5
‑
30)。
[0010]在可选的实施方式中，所述荧光增白剂为以下结构：
[0011][0012]其中，R1为
‑
N(C2H4OH)2或
‑
NHC2H4OH，R2为
‑
NHC6H5或
‑
NHC6H4SO3Na。
[0013]在可选的实施方式中，所述马来酸酐共聚物微球，所述乙烯基单体为α
‑
甲基苯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、α
‑
乙基苯乙烯、4
‑
乙基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对甲基苯乙烯、异戊二烯、烯丙苯、乙烯基甲苯、环戊二烯、双环戊二烯、甲基环戊二烯、甲基双环戊二烯、二氢双环戊二烯、二氢甲基双环戊二烯、二氢二甲基双环戊二烯中的一种或者两种以上组合；
[0014]在可选的实施方式中，所述交联剂为二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或者两种以上组合。
[0015]另一方面，提供一种光转换微球的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将马来酸酐、乙烯基单体、交联剂和引发剂加入溶剂中，超声溶解，混合均匀后得到反应体系，所述反应体系中马来酸酐浓度为0.2
‑
1.5mol/L，乙烯基单体浓度为0.2
‑
1.5mol/L，引发剂质量为总单体含量的0.5
‑
4wt％，反应体系在惰性气体保护下60℃
‑
90℃下反应1
‑
12h，然后离心或过滤提纯，干燥得到马来酸酐共聚物微球；
[0017](2)取荧光增白剂溶于DMF，加入步骤(1)中所述的马来酸酐共聚物微球，超声分散后加入催化剂，反应体系在惰性气体保护下70
‑
100℃反应12
‑
48h，随后离心或过滤提纯，干燥得到所述光转换微球。
[0018]在可选的实施方式中，所述步骤(1)中，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、乙酸苄酯、乙酸苯酯、丁酸乙酯、丁酸异戊酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸异戊酯、苯乙酸甲酯、苯乙酸乙酯、苯乙酸丙酯、苯乙酸丁酯、苯乙酸异戊酯中的一种或两种以上混合。
[0019]在可选的实施方式中，所述步骤(2)中，所述马来酸酐共聚物微球和所述荧光增白
剂的质量比为1∶4～1∶1；所述马来酸酐共聚物微球与所述催化剂的质量比为1∶2～1∶1。
[0020]在可选的实施方式中，所述催化剂为三乙胺。
[0021]另一方面，提供一种光转换微球的应用或所述制备方法的应用，将所述光转换微球与聚合物基体混合，制备一种透明发射蓝光的抗紫外复合材料，以聚合物基体10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光转换微球，其特征在于，所述光转换微球是在紫外光与蓝光之间转换，即吸收200
‑
400nm的紫外光，发射400
‑
580nm且最高强度在430
‑
460nm的蓝光。2.根据权利要求1所述的光转换微球，其特征在于，所述光转换微球由马来酸酐共聚物微球与荧光增白剂组成，所述光转换微球的粒径范围为400
‑
1500nm。3.根据权利要求2所述的光转换微球，其特征在于，所述马来酸酐共聚物微球由马来酸酐，乙烯基单体和交联剂组成，其中马来酸酐，乙烯基单体和交联剂的摩尔比为100∶100∶(5
‑
30)。4.根据权利要求2所述的光转换微球，其特征在于，所述荧光增白剂为以下结构：其中，R1为
‑
N(C2H4OH)2或
‑
NHC2H4OH，R2为
‑
NHC6H5或
‑
NHC6H4SO3Na。5.根据权利要求3所述的光转换微球，其特征在于，所述乙烯基单体为α
‑
甲基苯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、α
‑
乙基苯乙烯、4
‑
乙基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对甲基苯乙烯、异戊二烯、烯丙苯、乙烯基甲苯、环戊二烯、双环戊二烯、甲基环戊二烯、甲基双环戊二烯、二氢双环戊二烯、二氢甲基双环戊二烯、二氢二甲基双环戊二烯中的一种或者两种以上组合；所述交联剂为二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或者两种以上组合。6.一种根据权利要求1
‑
5任一项所述的光转换微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将马来酸酐、乙烯基单体、交联剂和引发剂加入溶剂中，超声溶解，混合均匀后得到反应体系，所述反应体系中马来酸酐为0.2
‑
1.5mol/...

【专利技术属性】
技术研发人员：东为富，刘晓锦，李婷，汪洋，王世波，黄晶，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：