吡啶酮类化合物(PCs)是一类含有吡啶酮杂环的有机荧光化合物,它具有制备简便、成本低廉、无毒、环保和量子产率高等优点。这类化合物在紫外区具有强烈的吸收特性,有望成为新一代高效环保的紫外线吸收剂。然而,吡啶酮类化合物存在溶解性低、与聚合物基质相容性差以及直接共混稳定性差等问题,严重限制了其实际应用。针对这些问题,本论文首先通过化学手段对这类紫外线吸收剂进行改性处理,然后使用不同的掺杂方式将其引入到各种高分子基体中,成功制备了一系列性能优良、相容性好和稳定性高的高分子基紫外线屏蔽材料。本论文的工作对推进PCs在紫外线屏蔽领域的实际应用有着重要的指导价值,主要研究内容和结论概括如下:通过原位交联的方法,利用PCs改性聚乙烯醇(PVA)。首先,将吡啶酮二酸(TPDCA)、PVA在水溶液中共混,然后进行高温脱水处理,通过TPCDA与PVA之间的原位交联反应,制备一系列TPDCA/PVA紫外线屏蔽薄膜。结构分析表明,改性后的TPDCA/PVA薄膜成功发生酯化交联反应,薄膜耐溶剂性大大提升;TG、DSC分析表明,随着TPDCA含量的增加或反应时间的延长,所得薄膜的热稳定性有明显的提升。UV-Vis分析表明,掺杂4%的TPDCA紫外线吸收剂可使PVA在紫外区的平均光透过率从69.69%降低至0.05%,同时在可见光区的平均光透过率依然保持在81.94%以上。此外,罗丹明B的紫外线照射降解实验结果表明,在TPDCA/PVA薄膜的保护下,罗丹明B的降解速率明显降低,这都证实了TPDCA/PVA薄膜具有优良的紫外线屏蔽性能。通过物理掺杂的方法,利用改性PCs分别改性聚苯乙烯(PS)和PVA。首先,使用两种方法对TPDCA单体进行改性:一种是使用正辛醇与TPDCA进行酯化反应得到亲油性的吡啶酮二酸二辛酯(OTPDCA)单体;另一种是利用氢氧化钠与TPDCA的中和反应得到亲水性的吡啶酮二酸钠(STPDCA)单体。然后,分别利用OTPDCA掺杂改性PS,利用STPDCA掺杂改性PVA,通过直接物理掺杂方法制备了一系列OTPDCA/PS、STPDCA/PVA紫外线屏蔽薄膜。形貌与热性能分析表明,在加入紫外线吸收剂后,两种所得薄膜的成膜性、热稳定性均未受到影响。UV-Vis分析表明,掺杂4%紫外线吸收剂后的PS薄膜和PVA薄膜在紫外区的平均光透过率分别从51.51%、70.44%降低至0.06%、0.65%,同时两种改性薄膜在可见光区依然保持很高的光透过率。最后,罗丹明B的紫外线照射降解实验表明在OTPDCA/PS和STPDCA/PVA紫外线屏蔽薄膜的保护下,罗丹明B的降解速率明显降低,照射30 min后其吸光强度仍分别维持在53.1%和43.9%,表明两种改性薄膜均具有优良的紫外线屏蔽性能。通过共聚的方法,利用改性PCs改性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。首先,选择4-氨基苯甲酸甲酯(MAB)与吡啶酮酸(TPCA)两种在紫外区具有不同吸收波段的单体,分别进行改性处理得到乙二醇吡啶酮酸甲基丙烯酸酯(MTPCA)及4-甲基丙烯酰胺基苯甲酸甲酯(MMAB)两种聚合型紫外线吸收剂。然后将两者与甲基丙烯酸甲酯(MMA)在甲苯中进行共聚反应,制备一系列PMMAB-PMTPCA-PMMA三元共聚物薄膜。结构分析表明,三者成功发生了双键聚合反应。UV-Vis分析表明,分别加入1%的两种紫外线吸收剂可使所得共聚物薄膜在紫外区的平均光透过率从56.68%降低至0.04%,且在可见光区的平均光透过率依然保持在86.49%以上。同时,薄膜还具有优良的紫外线屏蔽寿命,即使经过紫外线连续照射24 h,薄膜的紫外线屏蔽效果也没有发生降低。此外,荧光光谱及量子产率分析表明,所得共聚物薄膜具有很高的荧光量子效率,将有望作为保护材料及荧光下转换材料应用于太阳能电池领域中。