[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-鈦酸鋇復合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710765504.6
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN109422989B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 鄭俊萍;陳雨;丁永
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08K3/24;C08F220/14;C08F226/02
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權代理事務所(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?鈦酸鋇復合材料及制備方法，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BaTiO₃預分散于水溶液中，以得到BaTiO₃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BaTiO₃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乳化液攪拌進行乳液聚合，得到P(MMA?co?VDAC)/BaTiO₃共聚物乳液。在共聚物乳液和共聚物微球粉末中，鈦酸鋇均為納米級分散，分散狀態(tài)均勻且穩(wěn)定，解決了聚甲基丙烯酸甲酯?鈦酸鋇復合材料中納米粒子的嚴重團聚問題。

技術領域

本發(fā)明屬于復合材料領域，更具體地說，涉及一種聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)復合材料，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)與納米鈦酸鋇(BaTiO₃)之間產(chǎn)生靜電相互作用和空間位阻相互作用，促進納米鈦酸鋇的分散，制備 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(yōu)點，實現(xiàn)了性能上的優(yōu)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷，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(huán)保的方法將BaTiO₃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(fā)明通過季銨化反應合成陽離子單體乙烯基芐基二甲基十二烷基氯化銨(VDAC)。該陽離子單體既能作為分散劑，實現(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(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(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)/BaTiO₃納米復合材料。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是：

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-鈦酸鋇復合材料的制備方法，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BaTiO₃預分散于水溶液中，以得到BaTiO₃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BaTiO₃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乳化液攪拌進行乳液聚合，得到P(MMA-co-VDAC)/BaTiO₃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％。