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聚碳酸酯(PC)由于具有良好的力学性能和高的透明度常用于制备保护性器件,但是其缺乏紫外线屏蔽能力,不能保护器件内的物品远离紫外线的伤害,且其受紫外线照射后易出现黄变现象,从而使得PC的应用受限。无机紫外线吸收剂如TiO2、ZnO等由于具有良好的稳定性,可作为功能助剂应用到聚合物中提高材料的紫外线屏蔽能力。但是,当添加的无机颗粒粒径较大或是在聚合物基体中发生团聚时,会造成光的Rayleigh散射,从而显著降低光学材料的透明度和力学性能。此外,PC的加工温度高,在熔融挤出的过程中,无机颗粒表面的改性剂会存在部分分解的现象,造成材料黄变。因此,如何制备粒径小、热稳定性好的无机纳米颗粒,并使其在聚合物基体中均匀分散,是开发光学级有机无机纳米复合材料的关键科学问题。论文采用沉淀法结合原位改性技术制备单分散纳米ZnO,并采用溶液-熔融母料法制备高透明、具有强紫外线屏蔽能力和耐光老化性能的PC/ZnO纳米复合材料,实现纳米颗粒在PC基体中的均匀分散。研究制备工艺条件对纳米ZnO的热稳定性和分散性,以及对PC/ZnO纳米复合材料性能的影响。研究内容及结论如下。通过沉淀法结合原位改性制备出单分散纳米ZnO,研究了制备工艺条件对ZnO颗粒的热稳定性和分散性等的影响,确定了适宜的制备工艺条件:反应介质为甲醇/乙醇=1:1,改性剂种类d和e、复配质量比13:1,改性剂总添加量100wt%,改性时间3 h,改性温度70℃。制备的纳米ZnO颗粒粒径约为6nm,粒度分布窄,具有良好的热稳定性,且可稳定单分散于二氯甲烷(DCM)中形成了高透明的纳米分散体,放置6个月无沉淀。将在DCM中单分散的纳米ZnO与PC的DCM溶液混合形成了PC/ZnO液相母料,通过喷雾干燥制备了 PC/ZnO固相母料,并与纯PC共混通过熔融挤出法制备了 PC/ZnO纳米复合材料。考察了液相母料干燥方式及纳米ZnO的添加量对复合材料光学性能、力学性能、耐光老化性能等的影响。研究结果表明,纳米ZnO的添加可以明显提高材料的强度、韧性和刚性,赋予材料良好紫外线阻隔能力的同时透明度保持不变。与纯PC材料相比,添加1 wt%的纳米ZnO后,PC/ZnO纳米复合材料的拉伸强度、断裂伸长率及单缺口冲击强度分别提高了10%、25%和6%,储能模量E’100℃提高了16%;可以完全阻隔370 nm以下的紫外线,同时在550nm处的可见光透过率为84.5%。此外,纳米ZnO的添加还可以显著改善材料的耐光老化性能。辐照测试结果表明,PC/ZnO纳米复合材料在紫外线辐照前后的抗黄变能力明显改善,纯PC和PC/ZnO纳米复合材料在紫外线辐照480 h后的可见光透过率(550nm)下降了14%和5%。