[發明專利]一種二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910872479.0
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN112500590B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 劉曉非;王碩;劉宇星;王晶;趙勵彥;鄭淇方;江鳳浩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L43/04;C08K3/36;C09D7/61;C09D7/65
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李玲

本發明提供一種二氧化硅?乙烯基聚合物納米復合材料及其制備方法和應用，第一步酯交換，第二步酯交換后得到硅單體，向乙烯基單體的預乳化液中滴加硅單體，使硅單體與乙烯基單體共聚，得到分散有硅單體的預乳液，將分散有硅單體的預乳液涂敷在四氟乙烯板上，利用原位生成納米二氧化硅技術，得到二氧化硅?乙烯基聚合物納米復合材料。利用酯交換反應降低有機硅的水解速率，使得改性硅單體與乙烯基類單體進行穩定的共聚反應，有機硅在涂膜的過程中會原位水解，從大分子上脫落，從而團聚形成納米SiO₂。納米SiO₂會均勻地分散在膜中，既避免類似物理共混的有機硅向涂膜表面遷移導致的成膜附著力下降，又增加在硬度、韌性、耐熱性、延展性上的性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，更具體地說涉及一種二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

無機納米/聚合物復合材料目前已在光、熱、電和磁等方面應用十分廣泛，是目前材料科學中十分令人矚目的研究熱點。納米粒子具有大比表面積，大的表面能，從而能夠表現出諸如小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應等區別于微米顆粒的優異物理特性。當將具有各種物理特性的納米粒子添加到聚合物中，并且在保證這些納米粒子能均勻分布于聚合物中的前提下，將使聚合物納米復合介質在宏觀上表現出區別與普通聚合物介質的許多特殊性能。

納米二氧化硅主要的呈現情況，是由無定型的白色粉末，其中分子結構中存有大量不飽和的殘鍵和不同鍵合狀態的羥基，在結構中主要呈現出三維的結構模式，這樣的模式可以大大提高材料的硬度和強度。并且尺寸小能夠存于高分子鍵的空隙中，使得復合物的強度、韌性、延展均可以大幅度提高。由于納米二氧化硅與乙烯基聚合物在結構和性質上的差異，提高二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合復合材料在制備和使用過程中的穩定性成為當今的重點。目前國內外已經作出一系列研究：二氧化硅/乙烯基物理共混相對于化學改性是一種較為簡便易行的方法。Michael將甲基三甲氧基硅烷(Methyltrimethoxysilane，MTMS)直接和丙烯酸乳液共混，從而得到了綜合性能優異的常溫固化涂料(Lutz M A,Polmanteer K E.methyl trimethoxysilane modification of organic latexes-rooms-temperature curable films[J].Coat.Tech,1979:37-43.15)；瞿金清等采用半連續種子乳液聚合工藝，合成含硅溶膠和羥基的丙烯酸酯-苯乙烯共聚物乳液，制備高性能PSE/SiO₂雜化乳液。本發明制備的PSE/SiO₂雜化乳液具有貯存穩定性好，涂膜含硅量高、硬度高、涂膜表面平整、熱穩定性好和耐化學品優異的特點(瞿金清,王彩,朱延安.含羥基的苯丙聚合物/SiO₂雜化乳液及其制備方法與應用[P].CN105418820A,2016-03-23.)；芮明功等使用有機硅對硅溶膠進行改性，提高硅溶膠中SiO₂粒子的分散穩定性，同時添加親水性物質PVA參與苯丙乳液的合成反應，之后對苯丙乳液-硅溶膠復合料進行噴霧干燥，得到核殼復合型可再分散乳膠粉(芮明功.一種聚合物-SiO₂核殼復合型乳膠粉的制備方法[P].安徽：CN107868262A,2018-04-03.)。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合材料及其制備方法和應用，本發明利用納米二氧化硅在復合物的強度、韌性、延展性方面的應用，發明出一種新的二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合材料化學改性制備方法。利用酯交換反應降低有機硅的水解速率，使得改性硅單體與乙烯基類單體進行穩定的共聚反應，通過原位生成納米二氧化硅技術，得到二氧化硅-乙烯基聚合物納米復合材料，這將在在光、熱、電和磁等方面有著廣泛的應用。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。