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一种高透明性紫外屏蔽膜的制备方法


技术摘要:
本发明提供一种高透明性紫外屏蔽膜的制备方法,属于高分子功能材料技术领域。本发明以黑色素为原料,在强碱性水溶液中搅拌处理,得到黑色素片段;将黑色素片段与聚乙烯醇、聚碳酸酯或聚乳酸树脂混合溶解于水中,得到铸膜液,其中黑色素片段的质量百分浓度为0.1~5%,  全部
背景技术:
紫外线辐射由于其固有的高能量特性,已被广泛应用于医疗诊断和治疗、消毒、污 水处理、聚合物加工等领域。然而,紫外线辐射对生物体和高分子材料的负面影响不容忽 视。过度暴露在紫外线辐射下不仅会对人体皮肤细胞和组织造成严重的损伤,还会对高分 子材料内部的共价键造成破坏,加速材料的老化降解。所以在利用紫外线高能量辐射的同 时,必须为生物体和聚合物材料提供足够的保护,使其免受紫外线的侵害。因此,研制一种 高透明度、高屏蔽效率的紫外线防护膜,并将其广泛应用于汽车窗户、食品包装、隐形眼镜、 生物医药产品防护等领域,具有重要意义和实际应用价值。 目前大多数紫外屏蔽膜的制备方法是机械共混法,即将紫外屏蔽剂与透明树脂共 混后制得。常用的紫外屏蔽剂可以分为两类:无机紫外屏蔽剂和有机紫外屏蔽剂。前者大多 为金属氧化物,通过吸收、散射和折射紫外线的方式起到屏蔽紫外线的效果,常见的有纳米 TiO2,纳米SiO2等。无机紫外线屏蔽剂的紫外线吸收效率高,稳定性好,但是与高分子聚合物 的相容性差,不易分散,同时在紫外线的作用下,金属氧化物的光催化活性同时被激活,从 而引发聚合物的降解。常用的有机紫外屏蔽剂可以分为二苯甲酮类、水杨酸酯类、三嗪类 等,它们都具有高的紫外线吸收效率。但是在光热稳定性上存在着一定的弊端,同时随着使 用时间的延长还会发生不同程度的小分子迁移和析出,使得聚合物材料的紫外光屏蔽性能 下降,机械性能下降,并发生老化变色。 黑色素是一种广泛存在于动植物体中天然色素,是一种以聚合物形式存在的氨基 酸类衍生物,具有许多独特的性质,例如较宽的紫外可见光吸收,自由基捕捉性,光热转化 性和生物相容性。在自然界中,黑色素保护生物体的皮肤、头发和眼睛免收紫外线辐射的伤 害。除天然提取的黑色素外,人工合成的黑色素同样具有上述优异的性能,并已被广泛应用 于众多领域。但天然黑色素和人工黑色素大多以纳米粒子的形式存在,其水中的溶解性较 差,在制备光保护复合膜材料的过程中容易出现分散不均、粒子团聚等现象,导致材料产生 缺陷,性能下降。同时,由于黑色素内部含有大量苯环,共轭效应强,随着黑色素的添加量的 上升,复合膜的可见光透过性显著下降,影响实际的应用。因此,制备一种既能够具有高的 紫外线屏蔽效率,同时保持高的可见光透过性的膜材料,是具有重大意义和应用价值的。
技术实现要素:
本发明的目的是针对上述紫外屏蔽膜材料透光性不足这一技术问题,提供一种高 透明性紫外屏蔽膜的制备方法,通过破坏黑色素内部非共价键,得到小分子量、易分散且具 有高紫外吸收的黑色素片段,通过与透明树脂共混后流延成膜,制备得到高透明性的紫外 屏蔽膜。 3 CN 111574733 A 说 明 书 2/5 页 本发明所采用的技术方案步骤如下: (1)将黑色素分散在强碱性水溶液中,在10~40℃下搅拌24~48小时,使黑色素发 生氧化、降解,得到黑色素片段的水溶液; (2)将黑色素片段的水溶液进行透析、离心分离,将得到的沉淀物冷冻干燥,得到 黑色素片段; (3)将黑色素片段和透明树脂混合溶解于水中,得到铸膜液;铸膜液中黑色素片段 的质量百分浓度为0.1~5%,透明树脂的质量百分浓度为5~30%; (4)将铸膜液脱泡处理,在清洁的平板上流延成膜,在空气中静置,待溶剂挥发后, 真空干燥至恒重,剥离后得到高透明性紫外屏蔽膜。 优选的,所述的黑色素包括真黑素、褐黑素、异黑素和人工合成黑色素中的任意一 种。 优选的,所述的黑色素分散在强碱性水溶液中的浓度为2.0~10.0毫克/毫升。 优选的,所述的强碱性水溶液pH值范围12~14。 优选的,所述的透明树脂为聚乙烯醇、聚碳酸酯和聚乳酸中的任意一种。 优选的,所述的高透明性紫外屏蔽膜厚度为50~150μm。 优选的,所述的平板为聚乙烯平板。 相对于现有技术而言,本发明的有益效果如下: 本发明利用了黑色素本身具有光保护性质的优点,先将黑色素单体分散于强碱性 水溶液中,得到黑色素片段,再通过与透明树脂共混并流延成膜,有效的解决了黑色素不 溶、在树脂中分散不均和紫外屏蔽膜可见光透过性差等问题,在提高膜材料紫外屏蔽性能 的同时保持高的可见光透过性。同时本发明生产工艺简单,无毒害,适合广泛应用于汽车窗 户、食品包装、隐形眼镜、生物医药产品防护等领域。 附图说明 图1为黑色素纳米粒子(a)和黑色素片段(b)的透射电镜形貌图; 图2为黑色素纳米粒子与黑色素片段的动态光散射图。
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