[發明專利]一種可紫外光固化的有機-無機雜化材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210003013.5
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102585230A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 吳建兵;李萍;劉偉;馬小龍;梁慶豐;侯彩英;馬國章
• 申請（專利權）人: 山西省應用化學研究所
• 主分類號: C08G77/38
• 分類號: C08G77/38;C08G77/20;C09D183/07
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種有機-無機雜化材料，特別是涉及一種具有核殼結構的有機-無機雜化材料的制備方法。

背景技術

紫外光固化涂料以其VOC含量低、固化速度快、涂膜綜合性能好等優點而廣泛用于紙張、金屬、木器、塑料等的表面涂裝。無機納米粒子的引入會改善紫外光固化涂料的耐磨性、硬度、附著等多種性能。有機-無機雜化材料的性能很大程度上取決于無機納米材料的化學結構、表面修飾狀況以及它們在有機聚合物材料中的分散狀況。

納米二氧化硅作為一種常用的無機納米粒子，在紫外光固化涂料中可以改善固化膜層的綜合性能。但由于其表面大量羥基的存在，直接添加存在與紫外光固化體系相容性差、影響固化速度、使用過程中易團聚等缺陷。目前主要是采用硅烷偶聯劑在納米二氧化硅表面進行接枝改性或者以正硅酸乙酯溶膠凝膠法制備納米二氧化硅來改善納米二氧化硅在紫外光固化涂料中的溶解性問題。如US?6809149采用硅烷偶聯劑對納米二氧化硅進行表面接枝處理，使其表面表現為疏水性，解決了與聚合物的相容性問題。CN?200510125662.2首先通過硅烷偶聯劑對納米二氧化硅進行處理，之后通過硅烷偶聯劑作為橋連接具有受阻酚的結構，形成一種有機官能團在外殼的有機物包覆納米二氧化硅結構。

硅烷偶聯劑改性納米二氧化硅的研究很多，但大部分研究采用偶聯劑自身先水解再與納米二氧化硅作用的方法。而水解反應產物會發生自縮合，這會阻礙水解產物與納米粉體表面羥基的作用，降低偶聯效能，致使改性效果不佳。而通過在納米二氧化硅表面接枝含-CH=CH₂的有機官能團，實現其在紫外光固化過程中參與固化交聯是一個新的研究方向。目前報道的主要是利用含-CH=CH₂的硅烷偶聯劑KH570（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）在水解過程中通過羥基縮合實現接枝改性的目的。但是改性產物經水洗、抽濾等處理后仍以固體形式存在，在有機體系中的相容性改善很有限，而且接枝率比較低，導致添加量受限。尋求方法簡單、結構穩定、接枝率高、可參與固化的納米二氧化硅的制備技術是該領域人員研究的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種可紫外光固化的有機-無機雜化材料的制備方法，該方法將無機納米二氧化硅粒子與含-CH=CH₂的聚合物分子通過硅烷偶聯劑γ-氨基丙基三乙氧基硅烷作為橋架而結合在一起，制備成一種以納米二氧化硅為核，叔胺結構為中間層，-CH=CH₂為殼層的可紫外光固化的有機-無機雜化材料。

本發明提供的可紫外光固化的有機-無機雜化材料的制備方法是由γ-氨基丙基三乙氧基硅烷與多官能度丙烯酸酯進行Michael加成反應，得到端基為-Si(OC₂H₅)₃和一個或多個-CH=CH₂的中間產物，將該產物在弱酸條件下水解后，與干燥的納米二氧化硅接枝，得到以SiO₂為核，叔胺結構為中間層，-CH=CH₂為殼層的有機-無機雜化材料。

本發明的制備方法是采用硅烷偶聯劑作為有機物和納米二氧化硅的橋架的，硅烷偶聯劑選擇γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH-550）。

本發明制備方法中，所述的納米二氧化硅選擇粒徑20～50nm，羥基含量大于1.5mmol/g的納米二氧化硅，使用前，將納米二氧化硅在140℃干燥至少2h。

本發明制備方法中，所述的多官能度丙烯酸酯選擇二縮三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯的一種或幾種。