[發明專利]聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸脂肪醇酯鈉鹽-三氧化二鋁納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710764741.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN109422847B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;丁永;陳雨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F220/14
• 分類號: C08F220/14;C08F222/16;C08F2/26;C08F2/44;C08K3/22
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明提供聚甲基丙烯酸甲酯?馬來酸脂肪醇酯鈉鹽?三氧化二鋁納米復合材料及其制備方法，以PMMA和馬來酸脂肪醇酯鈉鹽為共聚單體，馬來酸脂肪醇酯鈉鹽作為乳化劑，加入引發劑，制備預乳化液；以馬來酸脂肪醇酯鈉鹽為分散劑，將納米Al₂O₃預分散于水溶液中，向上述分散液中加入PMMA，形成乳液聚合體系；將乳液聚合體系升溫至引發溫度后，加入引發劑，聚合反應過程中，將步驟1制備的預乳化液逐步滴加入乳液聚合體系中，充分反應，得到聚甲基丙烯酸甲酯?馬來酸脂肪醇酯鈉鹽?三氧化二鋁共聚物乳液。在共聚物乳液和共聚物微球粉末中，三氧化二鋁均為納米級分散，分散狀態均勻且穩定，解決了聚甲基丙烯酸甲酯?三氧化二鋁復合材料中納米粒子的嚴重團聚問題。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，更具體地說涉及一種聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸脂肪醇酯鈉鹽-三氧化二鋁納米復合材料及其制備方法，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為基材，通過陰離子單體馬來酸十二醇酯鈉鹽(MAMS)通過靜電相互作用和空間位阻相互作用分散和穩定三氧化二鋁(Al₂O₃)納米粒子，制備高分散的PMMA基納米復合材料。

背景技術

聚合物基納米復合材料是指以聚合物為基體，分散相尺寸至少在一維方向上小于100nm的復合材料。聚合物基納米復合材料綜合了聚合物與納米材料的優點，實現了性能上的優化互補，有著廣闊的研究與應用前景。然而，由于納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能大、表面作用強，導致其易團聚，分散性差。目前已報道的納米粒子表面改性方法，大多操作復雜，步驟繁瑣，給聚合物基納米復合材料的制備帶來不便。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為基材，采用乳液聚合的方法制備PMMA基納米復合材料，目的是用一種簡單、高效、環保的方法將Al₂O₃納米粒子分散于聚合物基體中，制備高分散納米復合材料。本發明開環反應合成陰離子單體馬來酸十二醇酯鈉鹽(MAMS)。該陰離子單體既能作為分散劑，實現納米粒子在水相和聚合物相中的均勻分散，又能作為可聚合乳化劑，參與乳液聚合過程。一方面，陰離子單體通過靜電相互作用和空間位阻相互作用分散和穩定納米粒子，該分散過程在水中進行，操作簡單，無需對納米粒子進行復雜冗長的接枝改性即可實現納米級別的分散效果；另一方面，陰離子單體作為可聚合乳化劑，可在聚合反應后期參與反應，避免了向體系中引入新的成分，乳液反應后無需破乳即可獲得穩定的聚合微球乳液，是一種綠色環保的新型乳化劑。該方法可以用于制備高分散的聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸十二醇酯鈉鹽-三氧化二鋁(P(MMA-co-MAMS)/Al₂O₃)納米復合材料。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸脂肪醇酯鈉鹽-三氧化二鋁納米復合材料及其制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1，以甲基丙烯酸甲酯和馬來酸脂肪醇酯鈉鹽為共聚單體，馬來酸脂肪醇酯鈉鹽同時作為乳化劑，加入引發劑，制備預乳化液，其中，油相由甲基丙烯酸甲酯和馬來酸脂肪醇酯鈉鹽組成，水相由水和引發劑組成；

步驟2，以馬來酸脂肪醇酯鈉鹽為分散劑，將納米三氧化二鋁預分散于水溶液中，得到三氧化二鋁納米粒子分散液后，向上述分散液中加入甲基丙烯酸甲酯，形成乳液聚合體系，其中，油相由甲基丙烯酸甲酯和馬來酸脂肪醇酯鈉鹽組成，水相由水和納米三氧化二鋁組成；

步驟3，將上述乳液聚合體系升溫至引發劑的引發溫度后，加入引發劑以引發聚合，在聚合反應過程中，將步驟1制備的預乳化液逐步滴加入乳液聚合體系中，充分反應，得到聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸脂肪醇酯鈉鹽-三氧化二鋁共聚物乳液。