[發明專利]納米碳材料-聚合物-硅酸鹽復合微納粒子成核劑的制備方法

有效

• 申請號: 201810325785.8
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108483980B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 孔祥明;王琴;王健
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C04B28/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種納米碳材料-聚合物-硅酸鹽納米/微米粒子成核劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)納米碳材料的表面官能化；

(2)將步驟(1)得到的納米材料有機硅烷改性；

(3)納米材料表面聚合物復合；

(4)碳納米材料-聚合物復合物與硅酸鹽進一步復合；其中：

步驟(1)中所述納米碳材料包括碳納米管、改性碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯、納米碳纖維和改性納米碳纖維中的一種或幾種；所述納米碳材料的表面官能化是用濃硫酸或濃硝酸對碳納米材料進行表面氧化，在其表面生成大量羧基、羥基基團；

步驟(2)中所述納米材料的有機硅烷改性是用帶有不飽和雙鍵的有機硅烷先經過酸性水解后，在酸性或堿性環境下與納米碳材料表面的羧基、羥基基團進行縮合反應，使納米碳材料表面化學結合有豐富的不飽和雙鍵；

步驟(3)中所述納米材料表面聚合物復合是將步驟(2)所得表面含有豐富雙鍵的納米碳材料在水中，與可自由基聚合的不飽和單體和帶有可自由基聚合雙鍵的聚氧乙烯基酯或醚在水性引發劑作用下，進行共聚反應，在碳納米材料表面包覆一層水溶性聚合物；

步驟(4)中所述碳納米材料-聚合物復合物與硅酸鹽的進一步復合是將步驟(3)所得聚合物與陽離子硅溶膠、TiO₂溶膠、Al₂O₃溶膠、可溶性鈣鹽、鋁鹽或碳酸鈣納米粒子發生物理吸附或化學結合。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物為水溶性梳狀高分子，通過有機硅烷實現Si-O-Si鍵連接到納米碳材料表面，所述梳狀高分子中的帶電官能團為陰離子基團，或者季胺、季磷、叔硫陽離子官能團；所述陰離子基團包括羧酸基團、硫酸根基團、磺酸根基團、磷酸根基團、亞磷酸根基團；所述季胺、季磷、叔硫陽離子官能團包括帶有所述官能團的下述單體：二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、N,N,N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基)-1-氯化丙銨、2-(丙烯酰氧)乙基二甲基氯化硫、甲基丙烯酰氧乙基二甲基(3-三甲氧硅丙基)氯化銨。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述有機硅烷選自下述單體：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三異丙氧基硅烷或丙烯基三甲氧基硅烷。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述不飽和單體選自下述單體：丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸、烏頭酸、馬來酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸羥乙酯、羥丙酯、苯乙烯磺酸鈉、丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉、乙烯基苯磺酸鈉、乙烯基膦酸、苯乙烯膦酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙膦酸、甲基丙烯酸磷酸乙二醇酯或異丙烯磷酸、端基為磷酸官能團的異戊烯基聚氧乙烯醚、端基為磷酸官能團的異丁基聚氧乙烯醚、端基為磷酸官能團的烯丙基聚氧乙烯醚、端基為磷酸官能團的甲基丙烯酸聚乙二醇甲酯；所述聚氧乙烯基酯或醚是異戊烯基聚氧乙烯醚、異丁基聚氧乙烯醚、烯丙基聚氧乙烯醚、4-羥丁基乙烯基聚氧乙烯基醚、甲基丙烯酸聚乙二醇甲酯中的一種或幾種；所述引發劑是過硫酸胺、過硫酸鈉、雙氧水-Vc、雙氧水-亞鐵鹽、雙氧水-硫代硫酸鈉、雙氧水-亞硫酸鈉、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽或偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽。