[發(fā)明專利]一種利用巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備無機(jī)晶須/POSS雜化材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810077209.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108276605B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張健;高傳慧;任秀;劉園園;劉月濤;張青瑞;丁煜;武玉民
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K7/08;C09D7/62
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明提供一種利用巰基?烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備無機(jī)晶須/POSS雜化材料的方法。在紫外光照的條件下，利用乙烯基POSS中的雙鍵(?C＝C)，在無機(jī)晶須表面巰基(?SH)的參與下，經(jīng)由巰基?烯點(diǎn)擊反應(yīng)，將傳統(tǒng)微米級無機(jī)晶須與納米級的POSS結(jié)合在一起，成功合成了一類新型的無機(jī)晶須/POSS多尺度雜化材料。通過調(diào)節(jié)POSS表面的八個有機(jī)官能團(tuán)將更大程度的調(diào)控晶須的表面性能，改善晶須的表面極性，與現(xiàn)有傳統(tǒng)的晶須表面改性方法相比，本發(fā)明能更好的解決晶須的團(tuán)聚及在有機(jī)基體中的分散問題。步驟簡單、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)-無機(jī)雜化材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備無機(jī)晶須/POSS雜化材料的方法。

背景技術(shù)

無機(jī)晶須是一種具有一定長徑比的纖維狀晶體，以單晶形式生長而成，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在工程塑料、涂料及隔熱、絕緣材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，被稱為二十一世紀(jì)的補(bǔ)強(qiáng)材料。然而，無機(jī)晶須粒徑較小，表面能較高，導(dǎo)致其在使用過程中容易出現(xiàn)團(tuán)聚及搭橋現(xiàn)象。再加上無機(jī)晶須表面較強(qiáng)的親水性能，使得晶須與聚合物基體的相容性較差，限制了晶須的推廣應(yīng)用。

為了提高無機(jī)晶須在高分子聚合物基體中的分散性和界面間的結(jié)合力，一般采用不同的表面活性劑或偶聯(lián)劑對晶須進(jìn)行表面改性。雖然表面改性后晶須與水的接觸角均有不同程度的提高，但仍存在以下兩個問題尚未解決：一是小尺寸、大比表面積的特點(diǎn)決定了晶須本身仍然容易發(fā)生團(tuán)聚和搭橋現(xiàn)象，簡單表面改性不能從根本上解決無機(jī)材料在有機(jī)基體中的均勻分散性問題；二是常規(guī)加工方法得到的晶須增強(qiáng)復(fù)合材料，在受到應(yīng)力時，晶須容易從基體中拔出，并且其優(yōu)異的物理、力學(xué)性能都集中在晶須的軸向，而在復(fù)合材料的橫向無晶須加強(qiáng)作用，無機(jī)晶須與有機(jī)基體之間的界面相互作用未得到有效改善。

近年來，在有機(jī)無機(jī)雜化材料研究中，多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)作為增強(qiáng)材料的報(bào)道很多，例如：CN201310235935.3，采用交聯(lián)劑對纖維素納米晶須表面進(jìn)行處理，形成環(huán)氧化纖維素納米晶須，再將環(huán)氧化纖維素納米晶須與耐熱性優(yōu)良的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)反應(yīng)，制備得纖維素納米晶須有機(jī)無機(jī)耐熱雜化材料。但是這種雜化材料的制備方法較為復(fù)雜且需要的反應(yīng)時間較長。文獻(xiàn)《基于巰基-烯點(diǎn)擊化學(xué)法POSS雜化整體柱的制備研究》提出，POSS具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，在硅膠雜化整體材料的制備中可理想的替代烷氧基硅烷，利用巰基-烯點(diǎn)擊化學(xué)法成功制備了POSS雜化整體柱。但是目前利用巰基-烯點(diǎn)擊方法將POSS引入到無機(jī)晶須表面的方法未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本發(fā)明提供一種利用巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備無機(jī)晶須/POSS雜化材料的方法。基于巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)的原理，將晶須表面巰基化，選擇性的將帶有不同乙烯基活性基團(tuán)的POSS分子引入晶須表面，合成一類新型的無機(jī)晶須/POSS多尺度雜化材料。所制備的無機(jī)晶須/POSS雜化材料疏水性能提高、團(tuán)聚現(xiàn)象明顯減弱。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備無機(jī)晶須/POSS雜化材料的方法，包括：

將無機(jī)晶須進(jìn)行表面巰基化；

將含乙烯基的POSS和表面巰基化的無機(jī)晶須在引發(fā)劑存在的條件下，在紫外光照下，發(fā)生巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)，制得表面接枝乙烯基POSS的無機(jī)晶須。

現(xiàn)有研究表明：可通過POSS與無機(jī)晶須復(fù)配用以提高復(fù)合材料的耐熱性，雖然POSS的加入可單方面提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，但由于簡單的復(fù)配并沒有改變無機(jī)晶須的表面極性，因此該方法并未從根本上克服無機(jī)晶須易團(tuán)聚以及與聚合物基體相容性差的缺陷，從而大大限制了該雜化方法的應(yīng)用、推廣。為了克服上述問題，本申請?zhí)岢鐾ㄟ^巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)在無機(jī)晶須上引入POSS，提高雜化材料性能的同時，豐富雜化材料的原料來源，以制備出更多功能各異的雜化材料。結(jié)果表明：將表面巰基化的無機(jī)晶須與含乙烯基的POSS在紫外光照下接枝后，制備的無機(jī)晶須/POSS雜化材料的團(tuán)聚現(xiàn)象減弱，接觸角明顯增加。