[發明專利]單分散核殼結構有機-無機復合納米橡膠顆粒及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201811614914.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN111375359A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 趙東元;朱洪偉
• 申請（專利權）人: 上海元頡新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C08L63/00;C08L9/02;C08L9/06;C08L61/06;C08L83/04;C08K9/06;C08K3/36
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種單分散核殼結構有機?無機復合納米橡膠顆粒及其制備方法和應用，該復合納米橡膠顆粒的核部為有機橡膠粒子材料，多孔有機?無機包覆材料作為外層的殼部。與現有技術相比，本發明所提供的單分散核殼結構有機?無機復合納米橡膠顆粒及其制備過程操作簡易、可控性強、易于實現工業化生產、成本低廉，單分散核殼結構有機?無機復合納米橡膠顆粒具有比較小的可控的直徑尺寸，具有納米尺度分布，球狀形貌，分散性好，顆粒度均勻，被用做有機功能性樹脂增韌增強材料時，可以使制備得各種樹脂產品韌性和強度都能夠顯著提升，提高產品的抗沖擊性能，使得產品更加符合實際應用要求。這些低介電常數材料在風電葉片和高韌性樹脂配件產品等技術領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及功能性復合材料制備及其應用技術領域，特別是涉及一種單分散核殼結構有機-無機復合納米橡膠顆粒材料及其制備方法和用途，所述單分散核殼結構有機-無機復合納米橡膠顆粒具有制備方便、成本低廉、納米度分布、尺寸可控、整體結構均勻、單分散性良好、極好的分散穩定性的特點。

背景技術

高分子樹脂具有優異的加工性能和粘接特性，其固化物尺寸穩定性好、強度高、耐化學藥品性好，能夠滿足不同使用和加工性能的要求，是膠粘劑、復合材料、電子封裝材料的重要組成部分，廣泛應用于機械電子、航空航天、日用生活用品等領域，已成為用量最大、應用最廣的一種材料。但是普通高分子樹脂在其固化反應時交聯密度大，分子鏈剛性大，導致固化物內應力較大、韌性差、易開裂、強度不足等等問題，因此常引入液體橡膠和熱塑性樹脂對熱固性高分子樹脂進行增韌改性，以應用于更多高新技術領域。液體橡膠增韌雖然在力學性能上有顯著改善，但是會有小部分溶解于基體中引起相分離不徹底，導致樹脂體系的彈性模量和玻璃化轉變溫度(Tg)大幅下降。在熱固性高分子樹脂基體中引入熱塑性樹脂增韌效果并不理想，同時也會使得體系的黏度大幅增加，影響其加工性能。新型核殼結構乳膠粒子是以納米級聚合球為核，制備核殼結構復合物。將此乳膠粒填充到橡膠基質中，使核殼納米乳膠粒子表面的雙鍵與基體發生化學反應。這種核殼結構的填料材料中橡膠乳核能夠起到增強增韌樹脂的作用，可以通過外殼的結構及其組成選擇實現與樹脂基質有良好的相容性，還能在基質中保持優異的分散狀態。這種結構的設計從本質上有效調節填充顆粒與高分子樹脂基體間的界面作用，有效降低分散相尺寸，顯著提高高分子樹脂的加工流變性能、動態粘彈性能、力學性能等；特別是改善了樹脂在動態工況下的性能，達到了減輕自身質量、降低內耗，提高樹脂材料各項性能、提高使用效率，減少環境污染的目的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種單分散核殼結構有機-無機復合納米橡膠顆粒及其制備方法和用途。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種單分散核殼結構有機-無機復合納米橡膠顆粒，其特征在于，該復合納米橡膠顆粒的核部為有機橡膠粒子材料，多孔有機-無機包覆材料作為外層的殼部。

進一步地，所述的復合納米橡膠顆粒的直徑為70nm-300nm；優選，70nm-150nm；

和/或，核部的直徑為60nm-250nm；優選80nm-150nm；

和/或，殼部的厚度為0nm-100nm；優選15nm-70nm；

進一步地，所述的復合納米顆粒的殼部的包覆率不小于90％；

和/或，殼部材料為介孔包覆材料，所述介孔包覆材料選自有機分子修飾的無機氧化物、無機單質、無機鹽、高分子聚合物、有機-無機雜化分子聚合物中的一種或它們的任意組合。

進一步地，所述的有機分子修飾的無機氧化物可以是非金屬氧化物和/或金屬氧化物，包括SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、SnO₂、Al₂O₃中的一種或它們的任意組合；