[發(fā)明專利]一種有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611181882.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN106700089B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎水平;吳其勝;王成雙;諸華軍;徐風(fēng)廣;崔崇;劉學(xué)然;張長(zhǎng)森;王占紅;侯海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00;C08L63/00;C08L87/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發(fā)明公開一種有機(jī)?無機(jī)雜化核殼粒子及其制備方法與應(yīng)用，該有機(jī)?無機(jī)雜化核殼粒子以單分散SiO₂納米粒子為殼層，超支化聚合物為核，該超支化聚合物通過AB₃和AB₂型單體縮聚反應(yīng)合成。其制備方法包括如下步驟：1)通過Michael加成反應(yīng)合成AB_x型單體，該AB_x型單體為AB₃和AB₂型單體的復(fù)合物；2)以SiO₂納米粒子為穩(wěn)定劑、AB_x型單體為液相、嵌段聚合物和多元胺為協(xié)同穩(wěn)定劑制備Pickering乳液；3)通過Pickering乳液聚合技術(shù)以及液相與納米粒子之間的界面自組裝技術(shù)制備得到有機(jī)?無機(jī)雜化核殼粒子。該有機(jī)?無機(jī)雜化核殼粒子可用于增強(qiáng)增韌環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂固化體韌性和強(qiáng)度得到顯著提高，同時(shí)大幅改善樹脂的拉伸性能、彈性模量以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核殼粒子及其制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂優(yōu)點(diǎn)眾多，如優(yōu)異的工藝性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性等，但由于其固化體系交聯(lián)密度高，固化過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不易消除，導(dǎo)致固化體脆性大，韌性不足，限制了環(huán)氧樹脂在眾多領(lǐng)域特別是先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，環(huán)氧樹脂增韌改性吸引了眾多研究者的關(guān)注。環(huán)氧樹脂增韌方法很多，但大多數(shù)途徑在實(shí)現(xiàn)增韌的同時(shí)往往使得其他性能特別是強(qiáng)度下降。納米粒子與樹脂基體之間兩相界面多，結(jié)合力強(qiáng)，對(duì)樹脂力學(xué)性能影響明顯，有可能達(dá)到對(duì)環(huán)氧樹脂同時(shí)增韌增強(qiáng)的目的。因此，在樹脂基體中引入納米粒子以增韌增強(qiáng)環(huán)氧樹脂受到廣泛關(guān)注。

核殼粒子(core-shell particle,CSP)是一種新型納米復(fù)合材料，由核、殼兩部分組成，其性質(zhì)由核、殼兩部分組成材料共同決定。核殼粒子與環(huán)氧樹脂共混時(shí)，殼層中的活性官能團(tuán)可以提高其與樹脂基體之間的相容性，增強(qiáng)界面粘結(jié)力，并使彈性粒子充分地分散在樹脂基體中，達(dá)到增韌的目的。但核殼納米粒子改性環(huán)氧樹脂的相關(guān)研究成果還有待進(jìn)一步發(fā)展和完善，主要有以下2個(gè)方面：一方面，核殼粒子濃度較高時(shí)，使得環(huán)氧樹脂粘度增加，影響其工作性，且核殼粒子在樹脂基體中分散性不佳，容易團(tuán)聚，導(dǎo)致性能下降，故現(xiàn)有的研究成果中核殼粒子的摻量較低，改性效果不突出；另一方面，現(xiàn)有改性效果較好的核殼納米粒子，主要是將聚合物接枝到無機(jī)納米粒子表面，企圖利用無機(jī)納米粒子的剛性和聚合物的活性協(xié)同改性環(huán)氧樹脂，但犧牲了納米材料獨(dú)特的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致韌性增加的同時(shí)，強(qiáng)度等力學(xué)性能增加不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的在于提供一種有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子；本發(fā)明的第二目的在于提供該有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子的制備方法；本發(fā)明的第三目的在于提供該有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子用作雙酚A型環(huán)氧樹脂增韌劑的應(yīng)用。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子以超支化聚合物(簡(jiǎn)稱“HBP”)為核，單分散SiO₂納米粒子為殼層，即HBP-SiO₂有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子，其中，超支化聚合物通過AB₃和AB₂型單體縮聚反應(yīng)合成。

上述有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子的直徑為40～100nm；其中，作為殼層的SiO₂納米粒子的直徑優(yōu)選為20～50nm。

本發(fā)明的有機(jī)-無機(jī)雜化核殼粒子的制備方法，包括如下步驟：

1)通過Michael加成反應(yīng)合成AB_x型單體；其中，AB_x型單體為AB₃和AB₂型單體的復(fù)合物；

較優(yōu)的，本步驟中，以丙烯酸甲酯和二乙烯三胺為原料，甲醇為溶劑，經(jīng)Michael加成反應(yīng)合成AB₃和AB₂型單體，其中，丙烯酸甲酯和二乙烯三胺的重量比為1:1～1.2；