[發(fā)明專利]一種中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010545736.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112080234B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬艷麗;武海良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C09J133/14
• 分類號(hào): C09J133/14;C09J11/04;C08F220/32;C08F220/14;C09C1/30;C09C3/12;C01B33/18;B82Y40/00
• 代理公司: 中國(guó)商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 郝震

本發(fā)明公開(kāi)了一種中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接劑的制備方法：以PNIPAM單體通過(guò)溶液聚合方法制備得到聚PNIPAM；然后以PNIPAM為模版，通過(guò)溶膠?凝膠法制備得到中空二氧化硅納米粒子(H?SiO₂)；3?氨丙基乙氧基硅烷與H?SiO₂表面的羥基發(fā)生水解反應(yīng)，生成表面氨基化的中空二氧化硅納米粒子(NH₂?H?SiO₂)；甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為單體，通過(guò)溶液聚合反應(yīng)得到環(huán)氧聚合物(P(GMA?co?MMA))；最后通過(guò)NH₂?H?SiO₂表面的氨基與P(GMA?co?MMA)中的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)固化反應(yīng)，得到中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接材料的制備方法。

背景技術(shù)

無(wú)機(jī)納米粒子/聚合物基粘接材料，克服了單一材料和傳統(tǒng)的混配型粘接材料性能上的缺陷，使材料既具有無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，如優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，同時(shí)又具有聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)，如延展性和加工性等，因此，目前乃至將來(lái)成為材料研究的熱點(diǎn)之一。二氧化硅納米粒子憑借其高熱穩(wěn)定、原料來(lái)源廣及成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為無(wú)機(jī)納米粒子中的最佳可選。但是，二氧化硅納米粒子的易團(tuán)聚行為，導(dǎo)致其在聚合物體系中分散性較差，進(jìn)而影響材料的最終性能。環(huán)氧聚合物作為最常見(jiàn)的一類高分子材料，由于其具有優(yōu)良的粘接性、耐化學(xué)腐蝕性及絕緣性等優(yōu)點(diǎn)，已成為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的基礎(chǔ)材料。但是，環(huán)氧聚合物固化后交聯(lián)密度高，導(dǎo)致材料的內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆，以及耐熱性能下降等問(wèn)題，很大程度上限制了環(huán)氧聚合物材料的進(jìn)一步應(yīng)用。基于以上背景介紹，本發(fā)明通過(guò)引入中空二氧化硅納米粒子，且二氧化硅納米粒子表面具有反應(yīng)性基團(tuán)，可以與環(huán)氧聚合物的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生環(huán)氧開(kāi)環(huán)固化反應(yīng)，從而通過(guò)化學(xué)鍵合以及固化后形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制二氧化硅納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高二氧化硅納米粒子在聚合物體系中的分散性；其次，二氧化硅納米粒子的引入又可以降低環(huán)氧聚合物的交聯(lián)密度，提高材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接劑的制備方法，解決了二氧化硅納米粒子在聚合物體系中分散性差以及純環(huán)氧聚合物交聯(lián)密度高導(dǎo)致的性能下降的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種中空二氧化硅/環(huán)氧聚合物粘接材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：PNIPAM(聚N-異丙基丙烯酰胺)聚合物的制備

稱取10gN-異丙基丙烯酰胺單體置于100mL三頸瓶中，加入相當(dāng)于N-異丙基丙烯酰胺單體物質(zhì)的量1％的引發(fā)劑AIBN(偶氮二異丁腈)和50mLTHF(四氫呋喃)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下60℃恒溫水浴中回流10h，回流產(chǎn)物旋蒸除去THF，并用少量丙酮溶解，然后逐滴滴入正己烷中，抽濾后在30℃真空干燥10-48h，得到PNIPAM聚合物白色固體；

步驟二：中空二氧化硅(H-SiO₂)納米粒子的制備

首先將所述步驟一得到的250mgPNIPAM完全溶解在50mL蒸餾水中，磁力攪拌24h，得到0.5wt％的聚合物溶液；在磁力攪拌下將PNIPAM水溶液放入50℃的油浴中，PNIPAM溶液變渾濁；將約2.25mL的TEOS(正硅酸乙酯)添加至18mL的蒸餾水中，50℃下攪拌3h；將熱的PNIPAM溶液添加到熱的預(yù)水解TEOS溶液中；將混合溶液在50℃下連續(xù)攪拌約160小時(shí)；最后，將溶液冷卻至室溫，離心分離，并用蒸餾水和乙醇洗滌3次，真空干燥，得到白色粉末，即為中空二氧化硅納米粒子；

步驟三：中空二氧化硅納米粒子的表面氨基化