[發(fā)明專利]聚甲基丙烯酸甲酯-乙烯基芐基二甲基十二烷基氯化銨-二氧化鈦復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710765501.2
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN109422988B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭俊萍;丁永;陳雨
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08K3/22;C08F220/14;C08F226/02
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開了一種聚甲基丙烯酸甲酯?乙烯基芐基二甲基十二烷基氯化銨?二氧化鈦納米制備方法，步驟1，以MMA和VDAC為共聚單體，加入引發(fā)劑，制備預(yù)乳化液，其中引發(fā)劑和水組成水相，VDAC、MMA作為油相；步驟2，以VDAC為分散劑，將納米TiO₂預(yù)分散于水溶液中，以得到TiO₂納米離子分散液，再加入VDAC和引發(fā)劑，形成乳液聚合體系，其中引發(fā)劑、納米TiO₂和水組成水相，VDAC、MMA作為油相；步驟3，將乳液聚合體系升溫至引發(fā)溫度，并向乳液聚合體系中滴加預(yù)乳化液攪拌進(jìn)行乳液聚合，得到P(MMA?co?VDAC)/TiO₂共聚物乳液。在共聚物乳液和共聚物微球粉末中，納米二氧化鈦均為納米級分散，分散狀態(tài)均勻且穩(wěn)定，解決了聚甲基丙烯酸甲酯?二氧化鈦復(fù)合材料中納米粒子的嚴(yán)重團(tuán)聚問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于二氧化鈦分散的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)基納米復(fù)合材料P(MMA-co-VDAC)/TiO₂及其制備方法，特別是以PMMA為基體，通過陽離子單體乙烯基芐基二甲基十二烷基氯化銨(VDAC)與納米二氧化鈦(TiO₂)之間產(chǎn)生靜電相互作用和空間位阻相互作用，促進(jìn)二氧化鈦的分散，制備PMMA基納米復(fù)合材料。

背景技術(shù)

聚合物基納米復(fù)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(fù)合材料。聚合物基納米復(fù)合材料綜合了聚合物與納米材料的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了性能上的優(yōu)化互補(bǔ)，有著廣闊的研究與應(yīng)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(qiáng)，導(dǎo)致其易團(tuán)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(fù)雜，步驟繁瑣，給聚合物基納米復(fù)合材料的制備帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，以PMMA為基材，采用乳液聚合的方法制備PMMA基納米復(fù)合材料，目的是用一種簡單、高效、環(huán)保的方法將TiO₂納米粒子分散于聚合物基體中，制備高分散納米復(fù)合材料。本發(fā)明通過季銨化反應(yīng)合成陽離子單體VDAC。該陽離子單體既能作為分散劑，實(shí)現(xiàn)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，陽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(wěn)定納米粒子，該分散過程在水中進(jìn)行，操作簡單，無需對納米粒子進(jìn)行復(fù)雜冗長的接枝改性即可實(shí)現(xiàn)納米級別的分散效果；另一方面，陽離子單體作為可聚合乳化劑，可在聚合反應(yīng)后期參與反應(yīng)，避免了向體系中引入新的成分，乳液反應(yīng)后無需破乳即可獲得穩(wěn)定的聚合微球乳液，是一種綠色環(huán)保的新型乳化劑。該方法可以用于制備高分散的P(MMA-co-VDAC)/TiO₂納米復(fù)合材料。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的聚甲基丙烯酸甲酯-乙烯基芐基二甲基十二烷基氯化銨-二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，以MMA和VDAC為共聚單體，加入引發(fā)劑，制備預(yù)乳化液，其中引發(fā)劑和水組成水相，VDAC、MMA作為油相；

步驟2，以VDAC為分散劑，將納米TiO₂預(yù)分散于水溶液中，以得到TiO₂納米離子分散液，再加入MMA和引發(fā)劑，形成乳液聚合體系，其中引發(fā)劑、納米TiO₂和水組成水相， VDAC、MMA作為油相；

步驟3，將乳液聚合體系升溫至引發(fā)溫度，并向乳液聚合體系中滴加預(yù)乳化液攪拌進(jìn)行乳液聚合，得到P(MMA-co-VDAC)/TiO₂共聚物乳液；其中：

步驟1中水相與油相的質(zhì)量比為(4-8)：1，優(yōu)選為5:1，MMA單體的用量為油相質(zhì)量的90.0-99.9wt％，優(yōu)選為92-95wt％，VDAC的用量為油相質(zhì)量的0.1-10.0wt％，優(yōu)選為5-8wt％；其中引發(fā)劑的用量為兩種單體質(zhì)量和的0.1-1.0wt％，優(yōu)選為0.2-0.5wt％。