[發明專利]一種用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法

在審

• 申請號: 201910948959.0
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110627073A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 焦劍;王瑾;王佳;官梓怡;袁凱;李威霖
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C01B33/14
• 分類號: C01B33/14;B82Y40/00;B82Y30/00;C08K9/06;C08K7/26;C08L79/04
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

1.一種用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、溶膠-凝膠法制備HSNs納米粒子：

步驟1.1：將模板劑PAA和NH₃·H₂O混合靜置5～15min，加入乙醇，在室溫下攪拌，再分成5次依次加入TEOS，間隔20-40min；TEOS加入完畢再繼續攪拌10～14h得到的HSNs；所述TEOS、模板劑PAA、NH₃·H₂O和乙醇的體積比為0.75～3:0.1～0.2:4～7:80～150，在溫度為60～80℃下烘干、粉碎；

步驟1.2：將得到的HSNs在500～700℃下焙燒2～4h，得到焙燒后的HSNs；

步驟2：采用溶劑熱法制備POSS修飾的HSNs納米粒子X-POSS-HSNs，所述X-POSS-HSNs包括GI-POSS-HSNs或A-POSS-HSNs或G-POSS-HSNs；

步驟2.1、制備環氧基修飾的HSNs納米粒子GP-HSNS和氨基修飾的HSNs納米粒子AP-HSNs：

1)、將焙燒后的HSNs、KH-560與甲苯按摩爾比3～5:0.5～2:80～150混合后超聲分散，在110℃回流冷凝反應3～6h，過濾、洗滌、于60-80℃干燥，得到環氧基修飾的HSNs納米粒子GP-HSNS；

2)、以KH-550取代KH-560進行上述反應，得到氨基修飾的HSNs納米粒子AP-HSNs；

步驟2.2、制備GI-POSS-HSNs或A-POSS-HSNs或G-POSS-HSNs：

1)、將環氧基修飾的HSNs納米粒子GP-HSNS、單氨基籠型倍半硅氧烷A-POSS和甲苯按質量比5-7:3-5:300-400混合均勻，超聲分散均勻后再100℃下回流冷凝反應2-4h，冷卻后過濾、洗滌、干燥、粉碎，得到A-POSS-HSNs；

2)、以氨基修飾的HSNs納米粒子AP-HSNS取代環氧基修飾的HSNs納米粒子GP-HSNS，以單環氧基籠型倍半硅氧烷GI-POSS取代單氨基籠型倍半硅氧烷A-POSS，進行上述反應，得到GI-POSS-HSNs；

3)、氨基修飾的HSNs納米粒子AP-HSNS不變，以八環氧基籠型倍半硅氧烷G-POSS取代單環氧基籠型倍半硅氧烷GI-POSS，進行上述反應，得到G-POSS-HSNs；

步驟3、高溫固化制備POSS-HSNs/CE復合材料：將80-120g雙酚A型氰酸酯樹脂CE加熱至熔融狀態，再加入X-POSS-HSNs；其中，所述X-POSS-HSNs占雙酚A型氰酸酯樹脂CE質量的1～7％；超聲分散，再加入促進劑二月硅酸二丁基鋰4～6滴，真空干燥除氣泡，澆注到110℃熱處理后的模具中進行固化，固化工藝為150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h，冷卻至室溫，脫模板材、機械裁樣，得到澆鑄體試樣，再在200～250℃后處理，冷卻后，得到POSS-HSNs/CE復合材料，即用功能化中空二氧化硅改性的氰酸酯樹脂。

2.根據權利要求1所述用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于：所述步驟1在室溫下攪拌的攪拌速率為400-600r/min，時間為10-14h。

3.根據權利要求1所述用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于：所述模板劑PAA的分子量為3000～5000。

4.根據權利要求1或2所述用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于：所述室溫為25～35℃。

5.根據權利要求1所述用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于：所述步驟1.2中的焙燒采用程序升溫過程，最終焙燒溫度為500-700℃。

6.根據權利要求1所述用于改性氰酸酯樹脂的功能化中空二氧化硅的合成方法，其特征在于：所述步驟2中的洗滌均為先用乙醇洗3遍再水洗3遍。