[發(fā)明專利]一種超高分子量聚乙烯/MXene復合薄膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112679767B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉憲虎;張鑫;潘亞敏;劉春太;鄭國強
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L23/06;C08K3/14;C08K5/3475
• 代理公司: 鄭州知勁專利代理事務所(普通合伙) 41193
• 代理人: 黃龍

一種超高分子量聚乙烯/MXene復合薄膜的制備方法，包括以下步驟：1）將MXene、2?（3,5?二叔戊基?2?羥苯基）苯并三唑、超高分子量聚乙烯粉末和抗氧化劑于有機溶劑中分散得分散液；2）將分散液于125～145℃下攪拌至無色透明狀，室溫冷卻形成凝膠膜；3）將凝膠膜加熱條件下擠壓成膜。本發(fā)明獲得的復合薄膜兼?zhèn)渫该鞫群凸鉄徂D化能力，生產成本低，操作簡單且性能優(yōu)異，并具有良好的可控性。

技術領域

本發(fā)明屬于功能性材料技術領域，具體涉及一種超高分子量聚乙烯/MXene復合薄膜及其制備方法。

背景技術

太陽能是取之不盡，用之不竭的無污染能源，據(jù)報道，每小時到達地球表面的太陽能比地球人口一整年使用的能源還要多。為了合理利用這些資源，人們開始探索太陽能的應用。到目前為止，它在光熱、光電轉換等領域得到了廣泛的應用。與此同時，近年來透明材料的發(fā)展越來越流行，這不僅是人們對于美觀程度的追求日益增長，而且為窗戶、光學器件、傳感器等提供了更廣泛的材料選擇。然而，高的透光率意味著大部分的光會通過它而不能被有效地吸收。傳統(tǒng)的太陽能裝置大多是黑色或深色的，以保證足夠的光吸收，這種單調的顏色選擇會極大地限制此類裝置的應用范圍。

二維過渡金屬碳化物(MXene)是一種具有良好性能的新型材料，包括導電性能、導熱性能、電磁屏蔽性能和光催化性能。近年來，它在光熱轉化領域的表現(xiàn)引起了人們的關注，據(jù)報道，MXene的光熱轉化能力接近完美，在這方面的性能要優(yōu)于石墨烯等材料。MXene的不透明性主要是由于多層結構阻擋了光的穿透，這是將其應用到透明材料必須克服的難題。目前關于MXene的眾多報道通過核磁共振譜證實了MXene具有豐富的表面功能末端，增強了其在透明材料領域的應用潛力。

聚合物在透明材料中很常見，如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)等，它們在光學器件的制造中得到了廣泛的應用，甚至在電磁屏蔽和超疏水性領域也有潛力。近年來，超高分子量聚乙烯膜通過超拉伸等特殊工藝可以得到優(yōu)異的透明度，并且分子鏈的高取向性使其具備良好的導熱性。此外，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)還具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性，是防護涂料的最佳選擇之一。但其相對分子質量高，加工難度大，而低含量的填料在超高分子量聚乙烯基體中的分散性差也是限制其應用的一個重要因素。也就是說，制備性能均勻、透明度高的UHMWPE薄膜仍然是一個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種超高分子量聚乙烯/MXene復合薄膜及其制備方法。采用本發(fā)明制備得到的復合薄膜兼?zhèn)渫该鞫群凸鉄徂D化能力，生產成本低，操作簡單且性能優(yōu)異，并具有良好的可控性。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種超高分子量聚乙烯/MXene復合薄膜，通過下述制備方法獲得，包括以下步驟：

1）將MXene、2-（3,5-二叔戊基-2-羥苯基）苯并三唑（以下記做BZT）、超高分子量聚乙烯粉末和抗氧化劑于有機溶劑中分散得分散液；

2）將分散液于125～145℃下攪拌至無色透明狀，室溫冷卻并形成凝膠膜；

3）將凝膠膜加熱條件下擠壓成膜。

步驟1）中，分散時先將MXene與BZT溶于有機溶劑超聲分散30～60min，使MXene與BZT之間充分結合，再加入超高分子量聚乙烯粉末和抗氧化劑超聲15～30min。在進行原料的混合時發(fā)現(xiàn)，若將上述組分一起進行混合時由于受大量超高分子量聚乙烯粉末影響，會出現(xiàn)MXene與BZT之間結合不良而導致MXene分散性較差的問題，因此，本發(fā)明采用將MXene與BZT先進行混合，再加入超高分子量聚乙烯粉末等組分進行混合。

分散液中超高分子量聚乙烯的質量濃度優(yōu)選為0.3%～0.45%；MXene的用量為聚乙烯質量的0.05%～1.25%；BZT的用量為聚乙烯質量的2%～8%；抗氧化劑用量為聚乙烯質量的0.1%～0.5%。