本發(fā)明屬于功能材料制備，具體涉及功能化聚苯乙烯的紅外隱身薄膜材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的飛速發(fā)展，隱身技術(shù)在提高武器裝備的生存能力和作戰(zhàn)效能方面扮演著至關(guān)重要的角色。隱身技術(shù)是通過降低或改變目標(biāo)的可觀測性，增加敵人探測、跟蹤和識別的難度，從而大幅度降低被探測到的概率。因此，紅外隱身技術(shù)作為隱身技術(shù)的重要組成部分，受到了廣泛的關(guān)注和研究。紅外隱身技術(shù)的核心在于降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特征，使紅外探測設(shè)備難以探測到目標(biāo)。紅外隱身薄膜材料作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵手段之一，具有重要的研究意義。聚苯乙烯作為一種常見的聚合物材料，具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能，如良好的加工性、穩(wěn)定性以及較低的成本，從而使其成為制備紅外隱身薄膜的理想基材。然而，單一的聚苯乙烯材料在紅外隱身方面存在明顯的局限性，如紅外反射率低、紅外輻射率高等問題。因此，需對聚苯乙烯進(jìn)行表面或結(jié)構(gòu)上的處理，使其具備更優(yōu)異的紅外隱身性能。

2、專利cn?112125997?b公開了一種功能化聚苯乙烯微球和紅外隱身防眩光薄膜材料，該材料的組成包括聚合物薄膜和通過粘合劑固定在聚合物薄膜表面的功能化聚苯乙烯微球，所述的功能化聚苯乙烯微球外層包裹有金屬層，紅外反射率高，紅外輻射率低，由其制備的紅外隱身防眩光薄膜材料紅外輻射率低，且無眩光現(xiàn)象，可用作夜間作戰(zhàn)人員、裝甲、車輛的紅外隱身，但是，通過該方法制備得到的紅外隱身薄膜材料的隱身性能以及材料的機(jī)械性能仍有提高的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供功能化聚苯乙烯的紅外隱身薄膜材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中紅外隱身薄膜材料的隱身性能和機(jī)械性能不佳的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供功能化聚苯乙烯的紅外隱身薄膜材料，由以下重量份的成分組成：53-67份基底薄膜材料，8-12份改性聚苯乙烯，0.8-1.3份粘合劑，其中，基底薄膜材料由間碘苯胺、三甲基硅基乙炔、二硫化二異丙基黃原酸酯、四甲基氫氧化銨、聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯制備得到，改性聚苯乙烯由丁香醛、溴代正丁烷、2,2’-二吡咯基甲烷、2-噻吩硼酸和聚苯乙烯交聯(lián)微球制備得到。

4、作為優(yōu)選，所述基底薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：

5、q1：將間碘苯胺、雙（三苯基膦）二氯化鈀和碘化亞銅加入至容器中，抽真空后通入氮?dú)猓S后加入1,8-二氮雜環(huán)[5,4,0]十一烯-7、乙腈、三甲基硅基乙炔和去離子水，密封容器后，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，將反應(yīng)物倒入至去離子水中，萃取，干燥有機(jī)層，旋蒸，重結(jié)晶，得到中間產(chǎn)物1；

6、q2：將中間產(chǎn)物1、偶氮二異丁腈和二硫化二異丙基黃原酸酯加入至容器中，通入氮?dú)夂?，加入間二甲苯，攪拌，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，提純，得到中間產(chǎn)物2；

7、q3：將中間產(chǎn)物2加入至容器中，氮?dú)夥諊?，加入四氫呋喃和甲醇的混合溶液，將四甲基氫氧化銨溶于甲醇后加入至容器中，攪拌反應(yīng)后，加入水合氯化鎳，繼續(xù)反應(yīng)，隨后加入碘進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，溶解固體粗產(chǎn)物，滴加甲醇，靜置，沉淀，洗滌，得到產(chǎn)物3；

8、q4：將聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯加入至丙酮中，加熱攪拌，然后加入產(chǎn)物3和去離子水繼續(xù)進(jìn)行攪拌，隨后，倒入至容器中，干燥，得到基底薄膜材料。

9、以上過程中，產(chǎn)物3的合成反應(yīng)式如下：

10、

11、經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z：602.02?(100.0%),?604.02?(57.1%),?603.03?(30.6%),605.02?(21.3%),?606.02?(8.0%),?606.01?(7.0%),?604.03?(5.5%),?607.02?(4.7%),603.02?(4.7%),?606.03?(2.6%),?608.02?(2.2%),?608.01?(1.5%)。

12、作為優(yōu)選，所述q1中，間碘苯胺、雙（三苯基膦）二氯化鈀、碘化亞銅和三甲基硅基乙炔的摩爾比為（30-45）：（0.3-0.45）：（1-1.5）：（15-22.5），加熱反應(yīng)溫度為70-75℃，時(shí)間為40-50h，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，用硫酸鎂進(jìn)行干燥；所述q2中，中間產(chǎn)物1、偶氮二異丁腈和二硫化二異丙基黃原酸酯的摩爾比為（1-2）：（0.45-0.9）：（1-2），加熱反應(yīng)溫度為120-130℃，時(shí)間為20-24h。

13、作為優(yōu)選，所述q3中，中間產(chǎn)物2、四甲基氫氧化銨、水合氯化鎳和碘的摩爾比為（2-4）：（2.2-4.4）：（1-2）：（1-2），攪拌反應(yīng)時(shí)間為30-45min，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間為10-12h，反應(yīng)時(shí)間為10-12h；所述q4中，聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙酮和產(chǎn)物3的用量比為（3.7-7.4）g：（1-2）g：（56-112）ml：（1-3）g，加熱攪拌溫度為30-40℃，時(shí)間為1-2h，繼續(xù)攪拌時(shí)間為0.5-1.5h。

14、作為優(yōu)選，所述改性聚苯乙烯的制備方法，包括以下步驟：

15、s1：將丁香醛加入至含有二甲基亞砜的容器中，通入氮?dú)猓訜釛l件下加入碘化鉀和碳酸鉀進(jìn)行反應(yīng)，然后加入溴代正丁烷繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，得到粗產(chǎn)物，稀釋，提取，洗滌，合并有機(jī)相，干燥，得到化合物a；

16、s2：將化合物a和2,2’-二吡咯基甲烷加入至二氯甲烷中，通入氮?dú)夂蠹尤肴宜?，室溫反?yīng)后，加入二氯二氰苯醌，繼續(xù)反應(yīng)，加入三乙胺淬滅反應(yīng)，提純，得到化合物b；將化合物b加入至溶解有吡啶的氯仿中，低溫條件下，加入n-溴代琥珀酰亞胺，攪拌反應(yīng)后，用丙酮淬滅反應(yīng)，提純，得到化合物c；

17、s3：將化合物c、2-噻吩硼酸、四（三苯基膦）鈀和碳酸銫加入至甲苯和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，通入氮?dú)夂?，加熱回流反?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，減壓，洗滌，干燥，提純，得到化合物d；

18、s4：將聚苯乙烯交聯(lián)微球和二氯甲烷加入至容器中，溶脹，再加入化合物d和無水四氯化錫，室溫反應(yīng)后，加入稀鹽酸，抽濾，洗滌，真空干燥，得到改性聚苯乙烯。

19、以上過程中，化合物d的合成反應(yīng)式如下：

20、

21、經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z：892.33?(100.0%),?893.34?(57.1%),?894.34?(18.1%),894.33?(9.9%),?895.33?(5.4%),?895.34?(4.0%),?893.33?(3.1%),?896.34?(1.8%)。

22、作為優(yōu)選，所述s1中，丁香醛、碘化鉀、碳酸鉀和溴代正丁烷的摩爾比為（10-12）：（0.06-0.072）：（16.16-19.39）：（10.3-12.36），加熱溫度為80-90℃，反應(yīng)時(shí)間為30-45min，繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間為3-4h，用蒸餾水進(jìn)行稀釋，用二氯甲烷進(jìn)行提取，用2mol/l的氫氧化鈉溶液進(jìn)行洗滌，用無水硫酸鈉進(jìn)行干燥。

23、作為優(yōu)選，所述s2中，化合物a、2,2’-二吡咯基甲烷、三氟乙酸和二氯二氰苯醌的摩爾比為（1-1.3）：（1-1.3）：（0.65-0.85）：（1.29-1.68），反應(yīng)時(shí)間為3-5h；化合物b和n-溴代琥珀酰亞胺的摩爾比為（1-2）：（2-4），低溫溫度為0-1℃，攪拌反應(yīng)時(shí)間為30-45min。

24、作為優(yōu)選，所述s3中，化合物c、2-噻吩硼酸、四（三苯基膦）鈀和碳酸銫的摩爾比為（1-2）：（1-2）：（0.1-0.2）：（4.5-9.1），加熱回流溫度為80-90℃，時(shí)間為8-10h；所述s4中，聚苯乙烯交聯(lián)微球、二氯甲烷、化合物d和無水四氯化錫的用量比為（3-6）g：（30-60）ml：（2-4）g：（1.1-1.5）ml，聚苯乙烯交聯(lián)微球的交聯(lián)度為4.5%，粒徑為0.32-0.45mm，室溫反應(yīng)為40-50h，稀鹽酸的濃度為1mol/l。

25、作為優(yōu)選，所述的功能化聚苯乙烯的紅外隱身薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：

26、步驟（1）：將粘合劑與改性聚苯乙烯進(jìn)行混合，制備得到混合液；

27、步驟（2）：將混合液均勻噴涂在基底薄膜材料表面，干燥，得到功能化聚苯乙烯的紅外隱身薄膜材料。

28、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

29、1.本發(fā)明首先利用間碘苯胺、三甲基硅基乙炔、四甲基氫氧化銨、聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯為原料，制備得到基底薄膜材料，隨后以丁香醛、溴代正丁烷、2,2’-二吡咯基甲烷、2-噻吩硼酸和聚苯乙烯交聯(lián)微球制備得到改性聚苯乙烯，將得到的改性聚苯乙烯通過粘合劑均勻噴涂至基底薄膜材料中，使得到的紅外隱身薄膜材料具有優(yōu)異的隱身性能和機(jī)械性能。

30、2.本發(fā)明利用間碘苯胺、三甲基硅基乙炔、四甲基氫氧化銨、聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯為原料，制備得到基底薄膜材料，將得到的基底薄膜材料用于紅外隱身薄膜材料中，可以有效增強(qiáng)其紅外隱身性能，得到的產(chǎn)物3中具有的特定的分子結(jié)構(gòu)和電子排布使其在紅外光譜區(qū)域具有較低的反射率，降低材料在紅外探測器下的可見性，且聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯作為聚合物基質(zhì)，分子鏈結(jié)構(gòu)使得它們在受到外力作用時(shí)能夠發(fā)生有效的應(yīng)力傳遞和分散，提高基底薄膜材料的機(jī)械性能。

31、3.本發(fā)明以丁香醛、溴代正丁烷、2,2’-二吡咯基甲烷、2-噻吩硼酸和聚苯乙烯交聯(lián)微球制備得到改性聚苯乙烯，制備得到的化合物d中含有的噻吩類基團(tuán)和卟啉結(jié)構(gòu)中的電子云分布和電子振動模式使其在紅外光譜區(qū)域具有特定的吸收峰。當(dāng)紅外輻射照射到材料表面時(shí)，含有的基團(tuán)可以吸收紅外光子的能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量耗散掉，從而顯著降低材料在紅外探測器下的可見性；含有的聚苯乙烯交聯(lián)微球的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為改性聚苯乙烯提供良好的機(jī)械支撐，提高整體的機(jī)械性能。