[發明專利]一種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710497837.5
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107337809A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 賈志欣;胡德超;林靜;鐘邦超;羅遠芳;賈德民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/04;C08K7/26;C08K3/36;C08L7/00;C08L9/02;C08L9/06;C08L15/00;C08L13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于功能性納米粒子與高性能橡膠復合材料領域，具體涉及一種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子及其制備方法與應用。

背景技術

納米粒子在醫學、生物技術、復合材料、光電子器件、傳感器和催化等領域都發揮著舉足輕重的作用，且其應用領域與無機納米粒子的粒徑、形貌結構和表面活性密切相關。介孔氧化硅是一種具有獨特介孔結構和高比表面積的納米粒子，目前作為納米載體，已經廣泛應用于生物醫學領域，特別是在藥物緩釋方面，然而在多功能高分子助劑領域未見文獻報道。

橡膠復合材料在加工、使用過程中，易受到熱、氧、光照的影響發生老化，造成物理機械性能的降低。普通的商業防老劑添加到橡膠基體中后，則存在易遷移遷出的缺點，導致防老效果的降低。基于此，我們借鑒介孔二氧化硅納米粒子作為納米載體在生物醫藥領域中的應用方法，將防老劑或防老劑中間體對介孔二氧化硅納米粒子進行表面修飾后，制備了一種具有優異的防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子，并將其應用到橡膠復合材料中，提高了防老劑的防老效果和防老化效率。這種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子不僅能夠有效地改善橡膠復合材料的耐老化性能和物理機械性能，在高性能復合材料中具有很好的應用前景；而且這種利用介孔二氧化硅納米粒子作為納米載體去負載高分子助劑的方法，對其它功能性高分子助劑的制備具有重要的借鑒意義。

發明內容

本發明的目的在于改善普通商業防老劑的防老效果和耐遷移遷出效果，提高防老劑的防老化效率，提供一種具有優異防老效果和補強效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子。本發明是通過溶膠-凝膠法制備得到介孔二氧化硅納米粒子，然后利用防老劑或防老劑中間體對介孔二氧化硅納米粒子進行表面修飾，得到具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子。這種功能性介孔二氧化硅納米粒子不僅能夠有效地改善橡膠復合材料的耐老化性能和物理機械性能，在高性能橡膠復合材料中具有很好的應用前景；而且這種利用介孔二氧化硅納米粒子作為納米載體去負載高分子助劑的方法，對其它功能性高分子助劑的制備具有重要的借鑒意義。

本發明的目的通過下述技術方案實現。

一種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子的制備方法，包含如下步驟：

(1)將介孔二氧化硅納米粒子和硅烷偶聯劑混合，在80-120℃下攪拌反應，得到中間產物，即硅烷偶聯劑改性的介孔二氧化硅納米粒子；

(2)將步驟(1)所得中間產物和防老劑或防老劑中間體混合，在60-100℃下攪拌反應，得到具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子。

進一步地，步驟(1)中所述的介孔二氧化硅納米粒子的制備包括以下步驟：首先將表面活性劑和氨水溶解到水中，在50-80℃下攪拌0.5-2h，得混合溶液；然后將有機硅源單體滴加到混合溶液中，攪拌反應1-5h，離心烘干后，在500-800℃的馬弗爐下處理2-5h，得到介孔二氧化硅納米粒子。

更進一步地，所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)中的一種；所述的有機硅源單體為正硅酸乙酯和正硅酸甲酯中的一種。

進一步地，步驟(1)中所述的硅烷偶聯劑為γ-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物和3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇中的一種。

進一步地，步驟(1)中所述攪拌反應的時間為10-24h。

進一步地，步驟(1)中所述的硅烷偶聯劑為介孔二氧化硅納米粒子的5wt％～30wt％。

進一步地，步驟(1)中，介孔二氧化硅納米粒子和硅烷偶聯劑混合加入無水乙醇作為溶劑。

進一步地，步驟(2)中所述的防老劑或防老劑中間體為2-巰基苯并咪唑、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉和對氨基二苯胺(RT)中的一種。

進一步地，步驟(2)中所述的防老劑或防老劑中間體為介孔二氧化硅納米粒子的8wt％～50wt％。

進一步地，步驟(2)中所述攪拌反應的時間為8-12h。

由以上所述的方法制備得到的一種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子。

以上所述的一種具有防老效果的功能性介孔二氧化硅納米粒子在制備橡膠復合材料中的應用。