紫外线易造成人体皮肤损伤以及木材、塑料、橡胶等材料的老化降解,特别是随着臭氧层遭到破坏,紫外线辐射的剂量不断增强,紫外线屏蔽材料的应用愈显迫切。常用的紫外线屏蔽剂有两类：有机紫外吸收剂和无机紫外线屏蔽剂(主要是金属氧化物纳米粒子),但前者存在光、热稳定性不佳、服役寿命短等问题,而后者存在难分散、光催化活性强等缺陷。所以,新型耐久型紫外线屏蔽剂的制备及其应用,是近年来紫外线屏蔽材料研究与开发的重点。本论文针对现有紫外线屏蔽剂阿伏苯宗(BMDM)、纳米ZnO和纳米TiO2中存在的缺陷,通过核-壳包覆、主客体组装等方式进行改性,发展了多种高耐久型纳米紫外线屏蔽剂,同时,还制备了一种新型的纳米紫外线屏蔽剂Mg/Al+Fe LDHs。将制备的紫外线屏蔽剂用于聚合物涂料,获得了高透明、高耐久的纳米复合紫外屏蔽涂层。本论文对所涉及的四种紫外线屏蔽剂的制备、结构与性能进行了详细的研究,可为高耐久型紫外线屏蔽剂及其涂层的发展提供理论指导。论文具体的研究内容和结果如下：(1) Eu(BMDM)3@PSi纳米粒子的制备及其在水性聚氨酯涂层中的应用将有机紫外线屏蔽剂阿伏苯宗(BMDM)与铕离子配位,制备了镧系β-二酮配合物(Eu(BMDM)3),再通过辛基三甲氧基硅烷(OTS)的水解-缩聚,在水相中将Eu(BMDM)3包覆于聚硅氧烷(PSi)壳层内,制备了Eu(BMDM)3@PSi核-壳型纳米粒子。研究了OTS的用量对核-壳型纳米粒子的光、热稳定性的影响。与包覆前的材料相比,核-壳型粒子具有更好的光、热稳定性和水分散稳定性。进一步将Eu(BMDM)3@PSi与聚氨酯乳液(PU)复合制备了紫外线屏蔽涂层。涂层高度透明,可屏蔽300-400nm的紫外线。罗丹明B降解实验表明,该涂层具有突出的紫外线屏蔽性能。此外,涂层具有转光性能,能将吸收的紫外线(紫外线对植物有害)转换成植物光合作用必须的红光,因此,在农用薄膜领域具有广阔的应用前景。(2) ZnO QDs@SiO2的制备及其在水性紫外线屏蔽涂层中的应用以Zn(Ac)2·2H2O和LiOH·H2O为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了氧化锌量子点(ZnO QDs),并在醇/水体系中于ZnO QDs表面原位包覆了一层SiO2壳层,制备了ZnO QDs@SiO2核-壳型纳米粒子,考察了四乙氧基硅烷(TEOS)的用量对ZnO QDs@SiO2形貌及光催化活性的影响。研究发现,所制备的ZnOQDs@SiO2具有以下特点：(a)粒径非常小,几乎不散射可见光,并可强烈地吸收紫外线(<340nm)；(b)在水相中分散性好,成功用于制备高透明的水性紫外线屏蔽涂层；(c)当SiO2壳层厚度足够时,ZnO QDs的光催化活性被有效抑制,相应的紫外线屏蔽涂层具有更好的耐久性,使用寿命更长。此外,ZnO QDs@SiO2可发出强烈蓝光,发光量子产率(QY)从包覆前的13.4%增加到27%,在水中存放4月后,量子产率几乎保持不变,因此,可用于制备具有发光功能的纳米复合紫外线屏蔽涂层。(3) TiO2@Mg/Al LDHs的制备及其在紫外线屏蔽涂层中的应用合成了一种带负电荷的钛水溶性前驱体Ti(OH)3O2-,并通过离子交换反应将其插入到Mg/Al-NO3 LDHs层间,再经过水热处理,在LDHs层间原位生成Ti02纳米粒子,从而制备了TiO2@Mg/Al LDHs。由于LDHs层的隔绝作用,生成的Ti02的粒径较小(2-3nm),且光催化活性得到明显抑制。TiO2@Mg/Al LDHs在乙醇中具有较好的分散性,与醇溶性聚合物(脂肪族环氧树脂)复合制备了透明纳米复合紫外线屏蔽涂层。该涂层可屏蔽波长<320nm的紫外线,并能有效地保护光敏性材料。涂层耐久性好,人工加速老化200h后光谱未发生改变,而含TiO2纳米粒子的聚合物涂层出现了降解和透明度下降的现象。(4) Mg/Al+Fe LDHs的制备及其在紫外线屏蔽涂层中的应用用水热法将Fe3+掺入至Mg/Al LDHs层中,制备了一种新型的紫外线屏蔽剂Mg/Al+Fe LDHS。相比于Mg/Al LDHs, Mg/Al+Fe LDHs的紫外线吸收带发生了明显的红移,可以覆盖整个紫外光区(200-400nm)。Mg/Al+Fe LDHs在水中具有良好的分散性,其水分散液具有自成膜性,形成无机紫外线屏蔽涂层。通过乙醇和丙酮依次洗涤,能使Mg/Al+Fe LDHs从亲水性变成疏水性。将亲水性和疏水性的Mg/Al+Fe LDHs分别引入到水性和油性聚硅氧烷涂料中,制备了纳米复合紫外线屏蔽涂层。两种涂层均高度透明,可屏蔽全部的紫外线,并且耐久性佳,人工加速老化800h后,涂层的形态及紫外线屏蔽光谱未发生变化。