抗紫外线聚酯材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及新材料，尤其涉及一种抗紫外线聚酯材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称pet聚酯，是已汇总广泛使用的热塑性聚合物，pet聚酯具有很多优良的物理和化学性质，使其在各种领域中非常受欢迎，但是常规的pet聚酯材料在长期紫外线暴露下容易发生降解，导致材料性能下降，影响其使用寿命和应用范围。特别是在户外环境中，如建筑材料、光伏组件、汽车部件等领域，对材料的抗紫外线性能要求更为严格。

2、目前提高pet聚酯材料抗紫外线性能的方法主要包括添加uv吸收剂、光稳定剂或其它表面处理技术。然而这些方法存在着一些局限性，例如添加剂的稳定性、成本问题以及表面处理的复杂性。提供一种具有更好的抗紫外性能的聚酯材料成为目前亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种抗紫外线聚酯材料，旨在通过加入改性成分达到提升聚酯材料抗紫外的目的。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种抗紫外线聚酯材料，该抗紫外线聚酯材料的原料包括对苯二甲酸、乙二醇和改性膨润土，其中改性膨润土为膨润土经过激光照射处理后得到。

3、本发明上述实施方式中，激光照射处理后能够在膨润土表面形成丰富的纳米级微结构，这些微结构增加了膨润土表面积和孔隙度，使其对紫外线灯吸收和散射能力显著增强，这些纳米级微结构能够有效地捕获和分散紫外线，减少紫外线穿透到pet基体内部，从而提高pet聚酯的抗紫外线性能。

4、其次，激光照射处理后还可以引发膨润土表面化学性质的变化，生成更多的活性位点，改善表面能，这些改性提高了膨润土与pet基体之间的界面相容性，使膨润土能够更加均匀地分散在pet基体中，形成更稳定的复合材料结构。同时，上述形成的良好分散性和稳定的界面效应，能够增加紫外线在材料内部的传播路径，从而显著降低紫外线透过材料的几率，进一步提高材料的抗紫外线。

5、而且，激光照射改性的膨润土提高了材料的耐久性，材料抗老化性能提升。

6、在一些实施方式中，改性膨润土的制备方法包括：将待处理的膨润土平铺处理，对平铺的膨润土进行激光扫描处理。

7、在一些实施方式中，所述激光扫描处理的参数包括：激光功率为5w-20w，脉冲频率为10khz-100khz，脉冲宽度为50ns-200ns，扫描速度为100mm/s-1000mm/s。

8、上述实施方式中，激光功率低于5w时可能会导致功率不足，无法对膨润土表面形成有效的微纳米结构；而激光功率超过20w时，则更容易对膨润土造成烧蚀破坏，导致性能下降，引起不均匀的改性，最终影响抗紫外线性能。脉冲频率优选为10khz-100khz是因为，在该范围内，可以实现更高效率更加密集的微结构的加工处理，低于该频率则处理效率低下，表面改性不均匀，微结构不够密集，高于该频率，则可能导致局部热累积，造成膨润土的结构损坏。同样的，上述脉冲宽度为比较适中的范围，过短会导致能量密度过高，过长则导致单次脉冲能量不足。扫描速度的筛选同样为了避免热累积以及能量不足。

9、上述实施方式中，作为优选的，膨润土在进行平铺处理时，其厚度优选为50-500μm，若膨润土厚度过薄，则可能导致膨润土激光处理受损，厚度过厚则容易导致激光处理无法穿透整个厚度范围，导致改性不均匀。

10、在一些实施方式中，在激光扫描处理之后，还包括，将膨润土浸渍在uv吸收剂溶液中5-10min，过滤后干燥，得到改性膨润土。

11、在一些实施方式中，所述uv吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂，uv吸收剂溶液的溶剂为二甲苯。

12、在一些实施方式中，uv吸收剂具体可以选择uv-p、uv-o、uv-9、uv-531、uv-327等。

13、在一些实施方式中，所述uv吸收剂溶液的质量浓度为30-40％。

14、以上实施方式中，在对膨润土进行激光处理后，采用uv吸收剂进行浸泡处理，可以在膨润土的表面形成uv吸收剂层，这些uv吸收剂能够在纳米级微结构中富集，提供额外的紫外线吸收功能，与膨润土的物理屏蔽效果相结合，显著提升pet聚酯的抗紫外线性能，其主要原理为，微纳米结构对紫外线进行反射和散射过程中增加了紫外线与uv吸收剂之间的接触作用，从而使紫外线转化为低能量的热能进行耗散，减少紫外线对聚合物链的破坏，而且这种能量转换有助于提高材料的热稳定性，较少紫外线引起的热降解；而且uv吸收剂可以在膨润土表面形成防水层和机械加强结构，同时对pet聚酯的防潮性和机械性能进行改善。

15、在一些实施方式中，对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1：(1.3-1.5)。

16、在一些实施方式中，所述改性膨润土的添加量占对苯二甲酸重量的1-5％。

17、第二方面，本发明还提供一种上述抗紫外线聚酯材料的制备方法，包括：将对苯二甲酸、乙二醇和改性膨润土在催化剂作用下，加热至220-260℃，同时保持压力为0-0.3mpa，保温反应2-6h，然后加热至270-290℃，同时保持真空度为0-80pa，保温反应2-4h，得到抗紫外线聚酯材料。

18、在一些实施方式中，催化剂为三氧化二锑，催化剂用量占苯二甲酸重量的0.02-0.05％。

19、第三方面，本发明还提供一种上述抗紫外线聚酯材料的应用，具体为应用于光伏组件，例如光伏背板。

20、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

21、本发明采用激光改性膨润土对pet聚酯进行改性处理，显著提高了对紫外线的屏蔽和吸收转化能力，提高了pet聚酯的抗紫外线性呢个，而且激光改性后的膨润土与pet聚酯基体之间的接触面积更大，热量传递更快，提高了pet聚酯的热稳定性，而且激光改性膨润土的加入可以显著提升pet聚酯的机械性能，在经过进一步的表面uv吸收剂的改性处理后，可以进一步提高抗氧化性能和防潮性能，使pet聚酯在光伏组件领域的应用更为广阔可靠。

技术特征：

1.一种抗紫外线聚酯材料，其特征在于，所述抗紫外线聚酯材料的原料包括对苯二甲酸、乙二醇、改性膨润土，所述改性膨润土为膨润土经过激光照射处理后得到。

2.如权利要求1所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，改性膨润土的制备方法包括：将待处理的膨润土平铺处理，对平铺的膨润土进行激光扫描处理。

3.如权利要求2所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，所述激光扫描处理的参数包括：激光功率为5w-20w，脉冲频率为10khz-100khz，脉冲宽度为50ns-200ns，扫描速度为100mm/s-1000mm/s。

4.如权利要求2所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，在激光扫描处理之后，还包括，将膨润土浸渍在uv吸收剂溶液中5-10min，过滤后干燥，得到改性膨润土。

5.如权利要求4所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，所述uv吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂，uv吸收剂溶液的溶剂为二甲苯。

6.如权利要求4所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，所述uv吸收剂溶液的质量浓度为30-40％。

7.如权利要求1所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，对苯二甲酸：乙二醇的摩尔比为1：(1.3-1.5)。

8.如权利要求1所述的抗紫外线聚酯材料，其特征在于，所述改性膨润土的添加量占对苯二甲酸重量的1-5％。

9.权利要求1-8中任一所述的抗紫外线聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将对苯二甲酸、乙二醇和改性膨润土在催化剂作用下，加热至220-260℃，同时保持压力为0-0.3mpa，保温反应2-6h，然后加热至270-290℃，同时保持真空度为0-80pa，保温反应2-4h，得到抗紫外线聚酯材料。

10.权利要求1-8中任一所述的抗紫外线聚酯材料在光伏组件中的应用。

技术总结本发明设计新材料技术领域，具体提出了一种抗紫外线聚酯材料及其制备方法和应用，其原料包括对苯二甲酸、乙二醇、改性膨润土，所述改性膨润土为膨润土经过激光照射处理后得到。本发明的抗紫外线聚酯材料采用了激光照射改性的膨润土后显著提高了PET聚酯的抗紫外性能，而且膨润土改性陈本低廉，具有良好的应用前景。技术研发人员：罗志毅,刘伟军受保护的技术使用者：江苏伊尔曼新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17