該發(fā)明涉及一種光致變色聚乙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚乙烯是一種熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的耐低溫性能、耐酸堿侵蝕、電絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性好。聚乙烯被廣泛應(yīng)用于包裝、管道、板材等領(lǐng)域。目前，聚乙烯材料在光致變色性能、力學(xué)性能、防霉菌、透光率等性能需要進(jìn)一步提升。該發(fā)明采用聚乙烯、聚丙烯酸樹脂、聚苯二甲酰苯二胺、氟硼酸鈉、銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、二氧化鈦制備了光致變色聚乙烯材料，通過擠出、注塑、模壓、吹塑等工藝制備成各種塑料制品，該方法制備的光致變色聚乙烯材料具有優(yōu)異的光致變色性能、力學(xué)性能、防霉菌、透光率等性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：該發(fā)明的目的在于提供一種光致變色聚乙烯材料的制備方法，該方法通過改變反應(yīng)物原料和工藝方式，制備的材料具有優(yōu)異的光致變色性能、力學(xué)性能、防霉菌、透光率等性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，該發(fā)明的技術(shù)方案如下。一種光致變色聚乙烯材料及其制備方法，具體包括以下步驟：(1)、將乙酸鋅、鎢酸銨、水、乙醇、辛醇、聚乙烯醇600、聚乙二醇600和乙醛按照質(zhì)量份數(shù)比為100：125～131：200～270：70～100：30～50：8～15：10～20：130～180加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為80～90r/min，維持體系溫度40～60℃條件下反應(yīng)0.5～1h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、將乙酸銀、乙二胺、水、聚乙烯醇600、聚乙二醇600和乙醇按照質(zhì)量份數(shù)比10：45～65：37～55：4～9：3～8：12～20加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為90～130r/min，維持體系溫度30～45℃條件下反應(yīng)0.3～1h，得到銀前驅(qū)體；(3)、將銀前驅(qū)體、乙酸銨、碳酸氫銨和氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體按照質(zhì)量份數(shù)比10：25～35：20～40：86～98加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、將聚乙烯、聚丙烯酸樹脂、聚苯二甲酰苯二胺、氟硼酸鈉、銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、二氧化鈦、二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、硬脂酸鈣按照質(zhì)量份數(shù)比100：24～37：15～22：8～13：25～40：13～26：9～18：4～9加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度160～220℃混合反應(yīng)0.3～1h，用擠出機(jī)在溫度165～225℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。該發(fā)明所述的光致變色聚乙烯材料的制備方法，包括下列步驟：(1)、將乙酸鋅、鎢酸銨、水、乙醇、辛醇、聚乙烯醇600、聚乙二醇600和乙醛按照質(zhì)量份數(shù)比為100：125～131：200～270：70～100：30～50：8～15：10～20：130～180加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為80～90r/min，維持體系溫度40～60℃條件下反應(yīng)0.5～1h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；所述的乙醛的目的為了將銀前驅(qū)體中的銀離子還原為金屬銀，且避免了乙醛與銀離子提前發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響銀在氧化鋅/氧化鎢表面的負(fù)載；所述的乙醛的目的為了給反應(yīng)體系提供還原氛圍。(2)、將乙酸銀、乙二胺、水、聚乙烯醇600、聚乙二醇600和乙醇按照質(zhì)量份數(shù)比10：45～65：37～55：4～9：3～8：12～20加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為90～130r/min，維持體系溫度30～45℃條件下反應(yīng)0.3～1h，得到銀前驅(qū)體；所述的乙二胺的目的為了與銀離子和鋅離子形成絡(luò)合物，提高產(chǎn)物金屬銀和氧化鋅在溶液中的分散均勻性。(3)、將銀前驅(qū)體、乙酸銨、碳酸氫銨和氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體按照質(zhì)量份數(shù)比10：25～35：20～40：86～98加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；所述的乙酸銨和碳酸氫銨的目的為了加速乙酸鋅和鎢酸銨的水解。(4)、將聚乙烯、聚丙烯酸樹脂、聚苯二甲酰苯二胺、氟硼酸鈉、銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、二氧化鈦、二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、硬脂酸鈣按照質(zhì)量份數(shù)比100：24～37：15～22：8～13：25～40：13～26：9～18：4～9加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度160～220℃混合反應(yīng)0.3～1h，用擠出機(jī)在溫度165～225℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料；所述的聚丙烯酸樹脂的目的為了提高銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢在聚乙烯中的分散均勻性；所述的聚苯二甲酰苯二胺的目的為了提高聚乙烯的力學(xué)強(qiáng)度；所述的二氧化鈦的目的為了拓寬光譜吸收范圍。該發(fā)明的有益效果在于：1、乙酸銨在水相中呈弱酸性，有助于鎢酸銨水解成鎢酸；乙二胺可以與銀離子和鋅離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，且乙二胺分子可以同時(shí)絡(luò)合銀離子和鋅離子，乙二胺絡(luò)合物可以提高銀離子和鋅離子在反應(yīng)體系中的分散性；乙醛具有還原性，一方面乙醛與銀離子分開添加，避免了其與銀離子快速反應(yīng)，導(dǎo)致銀離子無法負(fù)載到氧化鋅/氧化鎢表面；另一方面，乙醛將銀離子還原為單質(zhì)銀；在水熱反應(yīng)過程中，銀、氧化鋅、氧化鎢同時(shí)生成，由于銀離子和鋅離子同時(shí)與乙二胺絡(luò)合，導(dǎo)致單質(zhì)銀負(fù)載在氧化鋅表面，最終，形成銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；2、聚丙烯酸樹脂與聚乙烯和銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢具有優(yōu)異的相容性，可以提高銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢在聚乙烯中的相容性及分散穩(wěn)定性；3、聚苯二甲酰苯二胺具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度，可以提高聚乙烯的力學(xué)強(qiáng)度；4、二氧化鈦具有優(yōu)異的光譜性能，可以拓寬銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢的光譜響應(yīng)范圍；5、氟硼酸鈉具有優(yōu)異的結(jié)晶性及透光性，可以提高聚乙烯的結(jié)晶度及透光率。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)該發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便更好的理解該發(fā)明。實(shí)施例1一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、128份鎢酸銨、255份水、83份乙醇、44份辛醇、12份聚乙烯醇600、14份聚乙二醇600和175份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為86r/min，維持體系溫度49℃條件下反應(yīng)0.7h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、53份乙二胺、45份水、5份聚乙烯醇600、5份聚乙二醇600和16份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為100r/min，維持體系溫度40℃條件下反應(yīng)0.5h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、30份乙酸銨、27份碳酸氫銨和92份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、27份聚丙烯酸樹脂、19份聚苯二甲酰苯二胺、10份氟硼酸鈉、35份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、19份二氧化鈦、15份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、6份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度178℃混合反應(yīng)0.4h，用擠出機(jī)在溫度185℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例2一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、125份鎢酸銨、200份水、70份乙醇、30份辛醇、8份聚乙烯醇600、10份聚乙二醇600和130份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為80r/min，維持體系溫度60℃條件下反應(yīng)0.5h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、45份乙二胺、37份水、4份聚乙烯醇600、3份聚乙二醇600和12份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為90r/min，維持體系溫度45℃條件下反應(yīng)0.3h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、25份乙酸銨、20份碳酸氫銨和86份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、24份聚丙烯酸樹脂、15份聚苯二甲酰苯二胺、8份氟硼酸鈉、25份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、13份二氧化鈦、9份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、4份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度220℃混合反應(yīng)0.3h，用擠出機(jī)在溫度165℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例3一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、131份鎢酸銨、270份水、100份乙醇、50份辛醇、15份聚乙烯醇600、20份聚乙二醇600和180份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為90r/min，維持體系溫度40℃條件下反應(yīng)1h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、65份乙二胺、55份水、9份聚乙烯醇600、8份聚乙二醇600和20份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為130r/min，維持體系溫度30℃條件下反應(yīng)1h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、35份乙酸銨、40份碳酸氫銨和98份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、37份聚丙烯酸樹脂、22份聚苯二甲酰苯二胺、13份氟硼酸鈉、40份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、26份二氧化鈦、18份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、9份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度160℃混合反應(yīng)0.3h，用擠出機(jī)在溫度225℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例4一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、127份鎢酸銨、230份水、80份乙醇、40份辛醇、10份聚乙烯醇600、15份聚乙二醇600和160份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為85r/min，維持體系溫度50℃條件下反應(yīng)0.7h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、50份乙二胺、50份水、6份聚乙烯醇600、7份聚乙二醇600和15份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為110r/min，維持體系溫度35℃條件下反應(yīng)0.6h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、30份乙酸銨、30份碳酸氫銨和90份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、30份聚丙烯酸樹脂、20份聚苯二甲酰苯二胺、10份氟硼酸鈉、30份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、20份二氧化鈦、10份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、5份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度168℃混合反應(yīng)0.9h，用擠出機(jī)在溫度175℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例5一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、127份鎢酸銨、230份水、90份乙醇、35份辛醇、9份聚乙烯醇600、13份聚乙二醇600和160份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為84r/min，維持體系溫度45℃條件下反應(yīng)0.7h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、48份乙二胺、43份水、7份聚乙烯醇600、6份聚乙二醇600和16份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為120r/min，維持體系溫度37℃條件下反應(yīng)0.7h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、31份乙酸銨、26份碳酸氫銨和88份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、29份聚丙烯酸樹脂、18份聚苯二甲酰苯二胺、11份氟硼酸鈉、35份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、22份二氧化鈦、14份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、7份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度170℃混合反應(yīng)0.8h，用擠出機(jī)在溫度175℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例6一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、130份鎢酸銨、250份水、90份乙醇、38份辛醇、13份聚乙烯醇600、14份聚乙二醇600和155份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為82r/min，維持體系溫度46℃條件下反應(yīng)0.7h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、60份乙二胺、50份水、7份聚乙烯醇600、5份聚乙二醇600和17份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為110r/min，維持體系溫度39℃條件下反應(yīng)0.4h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、33份乙酸銨、34份碳酸氫銨和87份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、34份聚丙烯酸樹脂、21份聚苯二甲酰苯二胺、12份氟硼酸鈉、36份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、23份二氧化鈦、13份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、7份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度178℃混合反應(yīng)0.7h，用擠出機(jī)在溫度185℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例7一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、126份鎢酸銨、250份水、85份乙醇、41份辛醇、11份聚乙烯醇600、14份聚乙二醇600和140份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為83r/min，維持體系溫度45℃條件下反應(yīng)0.6h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、53份乙二胺、41份水、8份聚乙烯醇600、5份聚乙二醇600和17份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為115r/min，維持體系溫度37℃條件下反應(yīng)0.6h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、31份乙酸銨、36份碳酸氫銨和93份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、31份聚丙烯酸樹脂、20份聚苯二甲酰苯二胺、11份氟硼酸鈉、31份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、25份二氧化鈦、13份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、4份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度180℃混合反應(yīng)0.5h，用擠出機(jī)在溫度195℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。實(shí)施例8一種光致變色聚乙烯材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取100份乙酸鋅、126份鎢酸銨、250份水、96份乙醇、39份辛醇、11份聚乙烯醇600、14份聚乙二醇600和170份乙醛加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為86r/min，維持體系溫度43℃條件下反應(yīng)0.6h，得到氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體；(2)、稱取10份乙酸銀、62份乙二胺、53份水、7份聚乙烯醇600、5份聚乙二醇600和17份乙醇加入到反應(yīng)器中，攪拌速度為120r/min，維持體系溫度41℃條件下反應(yīng)0.4h，得到銀前驅(qū)體；(3)、稱取10份銀前驅(qū)體、31份乙酸銨、33份碳酸氫銨和91份氫氧化鋅/鎢酸前驅(qū)體加入到水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h，即得到銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢；(4)、稱取100份聚乙烯、35份聚丙烯酸樹脂、16份聚苯二甲酰苯二胺、11份氟硼酸鈉、36份銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢、17份二氧化鈦、13份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、6份硬脂酸鈣加入到開煉機(jī)中，用開煉機(jī)在溫度190℃混合反應(yīng)0.4h，用擠出機(jī)在溫度205℃擠出造粒，即得到光致變色聚乙烯材料。對(duì)照例1本對(duì)照例中，不添加銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例2本對(duì)照例中，不添加聚丙烯酸樹脂，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例3本對(duì)照例中，不添加聚苯二甲酰苯二胺，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例4本對(duì)照例中，不添加氟硼酸鈉，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例5本對(duì)照例中，不添加二氧化鈦，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例6本對(duì)照例中，配方中選用普通銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢替代實(shí)施例1中的銀負(fù)載氧化鋅/氧化鎢，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)照例7本對(duì)照例中，不添加氟硼酸鈉，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。表1實(shí)施例1和對(duì)照例1～7制得的光致變色聚乙烯材料的性能參數(shù)實(shí)施例1對(duì)照例1對(duì)照例2對(duì)照例3對(duì)照例4對(duì)照例5對(duì)照例6對(duì)照例7光致變色波長/nm＜860無＜846＜834＜855＜839＜760＜856防霉菌性能ⅰⅲ?、、、、、±鞆?qiáng)度/mpa5653514553545254透光率/%9290898890918981以上所述是該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離該發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為該發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12