[發明專利]聚合物基復合材料界面的聚合物刷結構及其構筑方法和應用

無效

• 申請號: 200910047180.8
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101497252A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 周曉東;李殷;林群芳;范傳杰;方立;袁冠軍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B32B27/00
• 分類號: B32B27/00;B32B27/20;B32B33/00;C08F297/00;C08J5/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

1、一種聚合物基復合材料界面的聚合物刷結構，其特征在于：該結構包括基體、三嵌段共聚物和增強材料，三嵌段共聚物嵌段C與增強材料形成化學鍵結合，三嵌段共聚物嵌段A伸展入基體，形成“刷毛”，共聚物的柔性鏈段B在增強材料表面沉積，形成界面柔性層。

2、根據權利所述1所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述三嵌段共聚物，其結構片段如下：—(A)n₁—(B)n₂—(C)n₃—，嵌段A為聚苯乙烯；嵌段B為包括聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸叔丁酯的單體；嵌段C為帶雙鍵的硅烷偶聯劑；n1為嵌段A的聚合度，其值在50～300之間；n2為嵌段B的聚合度，其值在50～150之間；n3為嵌段C的聚合度，其值在1～22之間。

3、根據權利所述2所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述三嵌段共聚物的制備方法包括以下步驟：

步驟1?A嵌段—(A)n₁—的合成：

采用原子轉移自由基聚合方法，三口燒瓶中加入定量的A嵌段的單體苯乙烯、配體、金屬鹵化物和引發劑，攪拌并通入氮氣，緩慢升溫至75℃～90℃，保溫反應5～8h后，用四氫呋喃溶解，于無水甲醇中沉淀，真空干燥，得到產品為C-Br鍵端基的A嵌段—(A)n₁—Br；

步驟2?A、B二嵌段共聚物—(A)n₁—(B)n₂—的合成：

在氮氣保護下的三口燒瓶中加入一定配比的溶劑、嵌段B的單體、配體、金屬鹵化物和C-Br鍵端基的—(A)n₁—Br聚合物引發劑，40℃～120℃攪拌4～40h后停止反應，純化、分離步驟同步驟1，得到以C-Br鍵為端基的A、B二嵌段共聚物—(A)n₁—(B)n₂—Br；

步驟3：A、B、C三嵌段共聚物—(A)n₁—(B)n₂—(C)n₃—的合成：

將C-Br鍵為端基的A、B二嵌段共聚物—(A)n₁—(B)n₂—B、金屬鹵化物、配體、溶劑和C嵌段的單體置于氮氣氛的三口燒瓶中于40℃～120℃反應，純化步驟同步驟2，即得到三嵌段共聚物—(A)n₁—(B)n₂—(C)n₃—。

4、根據權利要求3所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述的配體、催化劑和引發劑的投料比為：1：1：1。

5、根據權利要求3所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述的引發劑包括α-鹵代物、α-溴(氯)代苯乙烷、α-溴異丁酸乙酯。

6、根據權利要求3所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述的金屬鹵化物包括CuCl/CuBr或FeCl₂。

7、根據權利要求3所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述的配體包括N，N，N′，N′，N″-五甲基二亞乙基三胺或2-2’-聯吡啶。

8、根據權利要求3所述的聚合物刷結構，其特征在于：所述的溶劑包括二甲苯、甲苯、苯、丙酮、環己酮或二甲基甲酰胺中的一種。

9、根據權利所述1或2所述的聚合物刷結構的構筑方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1?三嵌段聚合物對增強材料表面進行處理，形成強相互作用：

將三嵌段聚合物置于二甲苯溶劑中，加入pH4～5的醋酸水溶液，嵌段共聚物的濃度為0.1％～2％wt％，攪拌0.5～2h形成均勻穩定的分散體系，采用該處理劑浸泡或涂覆增強材料，于室溫放置30min去除多余處理劑，置于80℃環境中，去除溶劑、水等分散介質并使偶聯劑嵌段與增強材料表面發生反應，90min后升溫至120℃繼續反應30min。

步驟2?增強材料與基體材料復合：

a)當基體材料為熱塑性樹脂：經嵌段共聚物處理的增強材料與熔融狀態的熱塑性樹脂在壓力作用下接觸，該復合溫度比其熔點溫度高30～80℃；

b)當基體材料為熱固性樹脂：將樹脂與固化劑、固化促進劑等按一定的配比混合，混合均勻形成膠液，將經嵌段共聚物處理過的增強材料與膠液混合，固化后得到玻璃纖維增強復合材料板材。

10、根據權利所述1-8任一所述的聚合物刷結構、或根據權利要求9所述的構筑方法，其特征在于：所述增強材料包括玻璃(纖維、微珠)、玄武巖纖維、云母、硅灰石、滑石粉。