[發(fā)明專利]一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化硅、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710851974.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107501486B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 相益信;沈顯榮;林英;高建綱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F292/00
• 分類號(hào): C08F292/00;C08F236/08;C08L53/02;C08L51/10;C08L7/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化硅、制備方法及其應(yīng)用，將納米二氧化硅分散在溶劑中，然后，加入帶有羧基的RAFT試劑、脫水劑和催化劑反應(yīng)后，得能引發(fā)異戊二烯單體發(fā)生RAFT聚合的納米二氧化硅；然后與異戊二烯單體和引發(fā)劑混合反應(yīng)，即得表面接枝有聚異戊二烯的納米二氧化硅。本發(fā)明制備的表面接枝有聚異戊二烯的納米二氧化硅粒子利用接枝聚異戊二烯與基體材料的相容性能更有效的改善不同橡膠或橡膠與塑料分子的共混效果，為更有效的發(fā)揮不同組分的協(xié)同性能提供較好的基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡塑填料領(lǐng)域，尤其涉及一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化硅、制備方法及其應(yīng)用。該類表面接枝有聚異戊二烯的納米二氧化硅粒子利用接枝聚異戊二烯與基體材料的相容性能更有效的改善填充橡膠或者塑料的共混效果，為更有效的發(fā)揮不同組分的協(xié)同性能提供較好的基礎(chǔ)。

背景技術(shù)

近來(lái)，有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化復(fù)合材料因?yàn)槠浞稚⑾嗟脑诩{米尺度范圍給材料的物理和化學(xué)性質(zhì)帶來(lái)了特殊的變化。這種材料一般具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、特殊的表面性能等，日益受到關(guān)注。各種各樣的納米粒子主要用做填料填充到橡膠塑料材料中，特別是輪胎行業(yè)。

納米微粒因?yàn)槠漭^大的比表面積而備受關(guān)注，填料填充到橡膠中可以使橡膠的力學(xué)性能特別是拉伸強(qiáng)度和耐磨性大幅改善。目前已經(jīng)大量采用的填料有：炭黑、自炭黑、交聯(lián)聚苯乙烯等，這些填料在提高力學(xué)性能的同時(shí)也產(chǎn)生了加工中難以分散而大量聚集的問(wèn)題。如何開(kāi)發(fā)既有利于分散又能帶來(lái)橡膠性能顯著提高的填料成為研究的重點(diǎn)之一。

納米二氧化硅具有粒徑小、比表面積大、表面活性大且已形成高結(jié)構(gòu)聚集體的納米材料，主要作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)填充劑，除此之外，在塑料行業(yè)、涂料行業(yè)也被廣泛使用，而二氧化硅表面由于親水的硅經(jīng)基的存在使得其在橡膠中不易分散，易團(tuán)聚，進(jìn)而影響材料的性能。

通過(guò)化學(xué)改性二氧化硅的方式很多，通常是在二氧化硅表面引入有機(jī)化合物，例如用硅烷偶聯(lián)劑等。CN101220177等公開(kāi)了一種白炭黑/溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備方法。該方法將二氧化硅與硅烷偶聯(lián)劑充分混合后，在高溫下熱處理進(jìn)行縮合反應(yīng)，得到有機(jī)化改性的納米二氧化硅粉末后加入到溶聚丁苯膠液中，攪拌、脫除溶劑、烘干，得到白炭黑/溶聚丁苯膠納米復(fù)合材料。

Prucker(Macromolecules,1998,3(31):592-601)通過(guò)傳統(tǒng)的自由基聚合改性二氧化硅。其方法是將二氧化硅表面接枝含氮的自由基引發(fā)劑，然后通過(guò)這種改性后的二氧化硅顆粒引發(fā)自由基聚合，使聚合物鏈接到二氧化硅上。Huck總結(jié)了在Si0₂球表面接枝聚合物分子刷的方法，包括原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP),氮氧穩(wěn)定白由基聚合，可逆加成一斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)，活性陰離子表面引發(fā)聚合(LASIP)等(Chemical SocietyReviews2004,33,14-22)。主要是通過(guò)硅球表面改性在硅球表面形成表面引發(fā)自組裝層，引發(fā)單體聚合。這些球形填料可以或多或少提高單一聚合物使用時(shí)的性能，但無(wú)法很難大量的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化硅及其制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化用于橡塑材料的填充。

本發(fā)明提供的一種表面接枝聚異戊二烯的納米二氧化硅的制備方法，包括以下步驟：

1)將納米二氧化硅分散在溶劑中，然后與帶有羧基的RAFT試劑、脫水劑和催化劑，混勻后，反應(yīng)后，洗滌、干燥，得能引發(fā)異戊二烯單體發(fā)生RAFT聚合的納米二氧化硅；

2)將步驟1)制備的產(chǎn)物分散在溶劑中，再加入異戊二烯單體和引發(fā)劑，氮?dú)鈿夥障路磻?yīng)，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、干燥，即得表面接枝有聚異戊二烯的納米二氧化硅。

步驟1)中納米二氧化硅、溶劑、帶有羧基的RAFT試劑、脫水劑和催化劑的質(zhì)量比：1:1-10：0.2-1：0.1-2：0.005-0.1。