[發明專利]一種二氧化硅納米線復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910376931.4
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110272525B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張建安;張康民;吳明元;吳慶云;楊建軍;劉久逸
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F212/10;C08F212/08;C08F220/44;C08F220/14;C08F220/18;C09D151/10;D06N3/12;D06N3/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

1.一種二氧化硅納米線復合材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)將聚乙烯吡咯烷酮加入到醇類試劑中溶解得到油相溶液，加入堿調節體系pH值至堿性，然后加入檸檬酸鹽水溶液、正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和小分子疏水硅烷，攪拌均勻形成二氧化硅納米線前驅體分散液，室溫下靜置生成沉淀物，分離沉淀物即得到超疏水二氧化硅納米線；

(2)將超疏水二氧化硅納米線溶解在有機溶劑中，加入鹵化試劑和堿液，攪拌條件下進行反應后，經過離心分離得到表面含鹵素基團的二氧化硅納米線；

(3)將表面含鹵素基團的二氧化硅納米線溶解在溶劑中，加入聚合物單體、鹵化銅和有機配體，攪拌混勻后，惰性氣氛下經過冷凍處理、真空除氧處理后，加入鹵化亞銅，加熱進行原子轉移自由基聚合反應得到反應液，使反應液中溶質析出，即得到二氧化硅納米線復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中醇類試劑為正戊醇和乙醇的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮、正戊醇、乙醇的質量比為(5-15)：(80-95)：(5-10)，其中聚乙烯吡咯烷酮的分子量為40000。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中小分子疏水硅烷為十八烷基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中堿為氨水；所述檸檬酸鹽水溶液為檸檬酸鈉水溶液或檸檬酸鉀水溶液；其中檸檬酸鹽水溶液、氨水、正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、小分子疏水硅烷、油相溶液的質量比為(1-5)：(0.5-3)：(0.5-5)：(0.05-1)：(0.05-1)：(85-100)，其中所述檸檬酸鹽水溶液中溶質的濃度為0.10-0.20mol/L。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、苯甲醚、四氫呋喃、甲苯中的一種；鹵化試劑為2-溴異丁酰溴；堿液為吡啶、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氨水、三羥甲基氨基甲烷、四羥乙基乙二胺、四羥丙基乙二胺、四乙基乙二胺中的一種。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中有機溶劑的質量為步驟(1)中二氧化硅納米線前驅體分散液質量的20％～50％；所述步驟(2)中鹵化試劑的質量為步驟(1)中正硅酸四乙酯質量的5％～30％；所述步驟(2)中堿液的質量為步驟(1)中正硅酸四乙酯質量的5％～30％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中溶劑為苯甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、環丁砜、硝酸亞乙基酯中的一種；所述鹵化銅為氯化銅或溴化銅；所述有機配體為4,4'-二壬基-2,2'-聯吡啶、2,2'-聯吡啶，三(2-吡啶基甲基)胺、三(2-二甲氨基乙基)胺、五甲基二乙烯三胺中的一種；所述聚合物單體為丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙二醇二甲基丙烯酸酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、N-異丙基丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺中的至少一種；所述鹵化亞銅為氯化亞銅或溴化亞銅。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中表面含鹵素基團的二氧化硅納米線、聚合物單體、鹵化銅、鹵化亞銅、有機配體的摩爾比為1:(20-60):(0.01-0.1):(0.09-1):(0.2-2)。

9.如權利要求1-8任一所述的制備方法制得的二氧化硅納米線復合材料。

10.如權利要求9所述的二氧化硅納米線復合材料用于制備超疏水涂層，其特征在于：制備方法如下：將二氧化硅納米線復合材料溶解在極性有機溶劑中得到復合溶液，然后將復合溶液涂覆在基底材料的表面，干燥后得到超疏水涂層；其中，所述極性有機溶劑為甲苯、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、苯甲醚中的一種；所述基底材料為紙張、紡織、塑料、橡膠、木材、金屬或玻璃中的一種。