[發明專利]一種無機粉體的表面改性劑及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 201710277647.2
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107118289A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 黃馳;胡銘杰;廖俊
• 申請（專利權）人: 黃馳
• 主分類號: C08F8/42
• 分類號: C08F8/42;C08F110/02;C08K9/10;C08K3/36;C08K3/26;C08L29/14;C08L83/04;C08L23/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 張秋燕

技術領域

本發明涉及有機材料領域，具體是一種無機粉體的表面改性劑及其制備方法、應用。

背景技術

硅烷偶聯劑廣泛應用于無機金屬氧化物粉體的表面改性，對推動無機粉體增強高分子材料起到重要作用，但大部分惰性硅烷偶聯劑由于惰性有機基團比較小，與高分子之間的分子間作用力比較弱，從而可能會導致粉體與高分子之間的作用里較弱，使得無機粉體增強高分子材料的效過提高有限，且無機粉體在高分子材料中的填充量也有待進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種無機粉體的表面改性劑及其制備方法、應用，可以用于各種無機粉體材料的表面改性，提高無機粉體在高聚物中的分散性。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種無機粉體的表面改性劑，為端羥基聚乙烯改性有機硅烷或者其混合物，化學結構如式I或式II所示：

式I和式II中，聚合度n為5-500；R¹選自甲基或者乙基等；R²選自甲基、甲氧基或乙氧基等；R³選自—CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂、—CH₂CH₂CH₂NH₂、—CH₂CH₂NH₂或—CH₂NH₂等。

上述無機粉體的表面改性劑，其制備方法為：以100質量份有機硅烷為基準，在反應器中加入0-1000質量份溶劑、100質量份有機硅烷，攪拌均勻后，加入50-1000質量份端羥基聚乙烯，然后在室溫至100℃的溫度下反應0.5-48h后，除掉產生的醇類和未反應的有機硅烷，即得到端羥基聚乙烯改性有機硅烷，可以作為無機粉體的表面改性劑。

按上述方案，所述有機硅烷為氨甲基三甲氧基硅烷、氨乙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、氨甲基三乙氧基硅烷、氨乙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基三乙氧基硅烷、氨甲基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨甲基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基甲基二乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-氨丙基甲基二乙氧基硅烷等中的一種或一種以上混合物。

按上述方案，所述端羥基聚乙烯原料為單或雙端羥基聚乙烯為線性聚乙烯，聚合物n為5-500。

按上述方案，所述溶劑為石油醚、環己烷、正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯、四氫呋喃等中的一種或一種以上的混合溶劑。

按上述方案，所述無機粉體主要為各種無機氧化物粉體，如二氧化硅、二氧化鋯、碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土、累托石、鈦白粉、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅等。。

本發明所述改性劑用于無機粉體中進行改性時，改性方法可以分為兩種，第一種為實驗室方法：

以待處理的100質量份無機粉體為基準，取0.1-30質量份的改性劑，將其分散于5-1000質量份的溶劑中，得到改性劑溶液；然后將無機粉體加入到改性劑溶液中，在室溫-100℃的溫度下攪拌0.5-10h，過濾并干燥后得到改性后的無機粉體。

第二種方法為大規模使用的方法：

(1)以100質量份無機粉體為基準，稱取0.1-30質量份改性劑，備用；必要時，可以將改性劑溶解于不超過50質量份的有機溶劑中的得到改性劑溶液進行使用；

(2)將100質量份的無機粉體升溫到60-150℃，在攪拌條件下保溫3-30分鐘，然后霧化噴入改性劑或改性劑溶液，攪拌保溫5-50分鐘后，降溫出料或待溶劑揮發后降溫出料，即得到改性碳酸鈣。

上述兩種應用方案中，所用的有機溶劑為石油醚、環己烷、正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯、四氫呋喃等中的一種或一種以上的混合溶劑。

與現有常規硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、各類小分子表面活性劑相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明中改性劑的烷氧基在改性過程中水解產生的Si-OH和取代基上胺基可以和各類無機粉體表面通過氫鍵等發生牢固的作用，使改性劑緊緊包覆在粉體表面，改性劑上的聚乙烯基鏈段暴露在無機粉體的外面，使改性后的無機粉體具有非常好的親油性；