本发明专利技术公开了一种水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液制备工艺，其包括如下步骤：步骤A，应用溶胶凝胶法制备均匀分散的纳米二氧化硅，采用硅烷偶联剂对其进行表面憎水性改性，得到憎水性纳米二氧化硅；步骤B，采用微悬浮种子乳液聚合法，以步骤A得到的憎水性纳米二氧化硅为核结构，以甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行聚合包覆，得到产品。本发明专利技术制备的以二氧化硅为内核、表面包覆有聚合物的核壳结构纳米粒子具有包覆率高、尺寸均匀、壳层厚度一致的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水性环氧树脂增韧剂领域，尤其涉及一种水性环氧树脂抗冲改性用核 壳纳米粒子乳液制备工艺。
技术介绍
环氧树脂是一种三维网状的热固性聚合物，是一种脆性很强的材料，其增韧改性 是高分子科学与材料领域基础研究和应用开发的重要课题，一直以来都受到广泛关注。但 是单纯的橡胶或者弹性体增韧或刚性粒子对环氧树脂增韧都存在着一些缺点。对于单纯的 橡胶或弹性体增韧聚合物，虽然冲击韧性得到了很大提高，但通常需要加入10wt%-20wt% 的橡胶或弹性体，这往往导致材料的强度和模量损失太多；而采用无机刚性粒子对其进行 增韧，虽然材料的强度和模量不会损失，但是材料的韧性提高幅度不大，而且不易在聚合物 中均匀分散，无法得到无机粒子分散均匀的复合材料，尤其对纳米尺寸的无机填料填充环 氧树脂体系，由于粒子具有较高的表面能，很容易发生聚集从而在材料中产生缺陷。 现有技术采用常规乳液聚合方式制备Si02/丙烯酸酯类核壳粒子乳液，但是由于 搅拌的分散效率低、乳化剂用量过当、二氧化硅的亲油性改性程度低，最终导致二氧化硅包 覆率低下、纯聚合物胶粒多，即使存在个别核壳纳米粒子，其包覆层厚度尺寸也是非常大且 不均匀。
技术实现思路
本专利技术的目的是:针对现有技术的不足，提供一种包覆率高、尺寸均匀、壳层厚度 一致的的水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液制备工艺。 为了达到上述目的，本专利技术提供了一种水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳 液制备工艺，其包括如下步骤： 步骤A，应用溶胶凝胶法制备均匀分散的纳米二氧化硅，采用硅烷偶联剂对其进行 表面憎水性改性，得到憎水性纳米二氧化硅； 步骤B，采用微悬浮种子乳液聚合法，以步骤A得到的憎水性纳米二氧化硅为核结 构，以甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行聚合包覆，得到产品。 本专利技术的有益效果如下:①本专利所制备得到的改性二氧化硅颗粒球形度高、尺 寸均匀、粒径分布小、无颗粒粘连现象;②本专利制备的改性二氧化硅失重率为4.55%，偶 联剂的接枝率大幅度提高;③本专利技术所制备的水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液 作为增韧剂能够大幅度的降低对基体模量的损失，大幅度提高整个增韧体系的冲击强度， 提尚广品初性。【附图说明】 图1为本专利技术实施例一制备得到的憎水性纳米二氧化硅粒子的扫描电镜图。 图2为本专利技术实施例一制备得到的憎水性纳米二氧化硅粒子的透射电镜图。图3为本专利技术实施例一制备得到的憎水性纳米二氧化硅粒子的粒径及分布测试 图。图4为本专利技术实施例一制备得到的憎水性纳米二氧化硅粒子的傅立叶红外测试 图。 图5为本专利技术实施例一制备得到的水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液的 透射电镜图。 图6为本专利技术实施例一制备得到的水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液的 粒径及分布测试图。 图7为本专利技术实施例二制备得到的二氧化硅粒子的扫描电镜图。 图8为本专利技术实施例二制备得到的二氧化硅粒子的傅立叶红外测试图。 图9为本专利技术实施例二制备得到的粒子乳液的透射电镜图。【具体实施方式】 本专利技术所制备的水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液，包括以二氧化硅为 内核、表面包覆有聚合物的核壳结构纳米粒子，所述聚合物的分子通式为：其中X = 200-300，y = 50-100。所述二氧化硅内核的直径为 290-310nm，外壳聚合物层厚度为30-50nm。 所述水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液作为增韧剂相比较其他增韧剂 的优势在于： 1)该增韧剂与环氧树脂混合后，与环氧树脂分子链段相接触的界面处橡胶含量会 更多，内部的橡胶含量更少刚性物质含量更多，这样的结构增韧剂能够大幅度的降低对基 体模量的损失； 2)该产品处于纳米尺寸，单分散性好，能够在环氧树脂基体中分散的更加均匀，当 产品含量达到临界值后，各增韧颗粒间协同增韧，大幅度提高整个增韧体系的冲击强度； 3)产品聚合物壳层设计为甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行共聚， 使聚合物壳层分子链末端的环氧基团能够与环氧树脂的羟基、环氧基等反应性基团反应形 成共价键，提高了产品与基体间的界面作用，有利于冲击能量的传递，最终能够提高韧性。 本专利技术提供了一种水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液制备工艺，其包括 如下步骤： 步骤A，应用溶胶凝胶法制备均匀分散的纳米二氧化硅，采用硅烷偶联剂对其进行 表面憎水性改性，得到憎水性纳米二氧化硅； 步骤B，采用微悬浮种子乳液聚合法，以步骤A得到的憎水性纳米二氧化硅为核结 构，以甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行聚合包覆，得到产品。 优选的，所述步骤A中，各组份的加入量按以下体积份数计量： 极性有机溶剂 20-60份 促进剂 2-18份 正硅酸乙酯 1.5-10份 去离子水 1_0-3_5份 硅烷偶联剂 0. 5-10份其制备步骤包括， A1，取部分极性有机溶剂、去离子水和促进剂加入反应器中，以100-400转/分转速 搅拌6-12min，随后将转速提高至800-1500转/分，同时量取剩余极性有机溶剂和正硅酸乙 酯混合均匀，然后将其混合液滴加至反应器中，待反应器中混合液颜色由透明变成乳白色 后将转速降低至100-380转/分，保持此转速反应2-8h; A2,继续搅拌并调节温度至40-50°C，然后向反应器中加入硅烷偶联剂，保持搅拌 温度反应12_30h，烘干、洗涤、再烘干得到憎水性纳米二氧化硅。 进一步优选的，所述步骤A1中极性有机溶剂和正硅酸乙酯混合液滴加速率为 10ml/s-20ml/s。采用快速滴加并快速搅拌方式，相比于缓慢滴加、慢速搅拌的方式，所制备 得到的二氧化硅颗粒球形度高、尺寸均匀、粒径分布小、无颗粒粘连现象。 进一步优选的，所述硅烷偶联剂为γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。进一步优选的，所述步骤Α2中烘干、洗涤、再烘干的过程包括，将分散液置于40-60 °C鼓风干燥箱烘干至粉末状态，然后置于60-100°C的真空干燥箱烘干20-30h，再用极性有 机溶剂离心洗涤3-4次，最后烘干得到改性憎水性纳米二氧化硅。通过在离心洗涤前增加一 步分段干燥的步骤，相比于直接离心洗涤然后烘干的方式，使得二氧化硅表面的硅烷偶联 剂接枝率大幅度提高。 通过步骤A以上优选实施方式，制备出直径为290-310nm且大小均匀的二氧化硅纳 米颗粒，并对其进行憎水性改性，使其表面上接枝上γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷。优选的，所述步骤Β中，各组份的加入量按以下质量份数计量： 改性憎水性纳米二氧化硅 2-10份 甲基丙烯酸酯 1-10份 甲基丙烯酸缩水甘油酯 Q. 2-1. 5份水 100-600 份 乳化剂 0. 5-5份 助乳化剂 ?. 02-1份 引发剂 0.01-1份其制备步骤包括， Β1，在反应釜加入水和乳化剂，高速搅拌15-50min，得到乳化剂的水溶液； B2,将改性憎水性纳米二氧化硅加到甲基丙烯酸酯、助乳化剂、引发剂中进行冰水 浴超声2-30min，得到超声分散液；[00411 B3，然后将步骤B2的超声分散液滴加到步骤B1的乳化剂的水溶液中搅拌0.5-当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水性环氧树脂抗冲改性用核壳纳米粒子乳液制备工艺，其包括如下步骤：步骤A，应用溶胶凝胶法制备均匀分散的纳米二氧化硅，采用硅烷偶联剂对其进行表面憎水性改性，得到憎水性纳米二氧化硅；步骤B，采用微悬浮种子乳液聚合法，以步骤A得到的憎水性纳米二氧化硅为核结构，以甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行聚合包覆，得到产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任小明，蒋涛，施德安，李琴，张群朝，张刚申，王国成，江莉莉，赵辉，江海，邹航，张晶，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。