表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能化纳米二氧化硅领域，特别涉及表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅及其制备方法。本发明专利技术通过氨基硅烷偶联剂作为桥联，将作为紫外线吸收剂基团的邻羟基苯甲酰基团化学接枝到纳米二氧化硅颗粒上，其中所述的氨基硅烷偶联剂约占所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅总重量的3%～12%，所述的邻羟基苯甲酰约占总重量的2%～20%。本发明专利技术的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅具有优异的紫外线吸收能力和良好的分散性，用作聚合物助剂，能够提高聚合物在使用过程中的抗光氧老化性能，同时可以提高聚合物材料的综合力学性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于功能化纳米二氧化硅领域，特别涉及。本专利技术通过氨基硅烷偶联剂作为桥联，将作为紫外线吸收剂基团的邻羟基苯甲酰基团化学接枝到纳米二氧化硅颗粒上，其中所述的氨基硅烷偶联剂约占所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅总重量的3%～12%，所述的邻羟基苯甲酰约占总重量的2%～20%。本专利技术的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅具有优异的紫外线吸收能力和良好的分散性，用作聚合物助剂，能够提高聚合物在使用过程中的抗光氧老化性能，同时可以提高聚合物材料的综合力学性能。【专利说明】
本专利技术属于功能化纳米二氧化硅领域，特别涉及。
技术介绍
为了降低聚合物材料的使用成本和提高性能，无机填料和有机功能助剂的添加一般是必不可少的。例如，为了提高聚合物材料在加工和使用过程中的稳定性，延长聚合物材料制品的使用寿命，必须添加各种抗老化剂等助剂。将纳米无机填料如纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅等加入到聚合物材料中是聚合物复合材料发展的重要方向。纳米粒子因其特有的小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应，加入聚合物中，不仅可以改善聚合物的强度、韧性、刚性，还有可能获得优异的透光性、阻隔性、耐热性、导电性、杀菌防霉性、吸波性、防紫外辐射性等功能性。聚合物/无机纳米复合材料的性能在很大程度上取决于无机纳米材料的化学结构、表面修饰状况和它们在聚合物材料中的分散状况。纳米二氧化硅作为一种无机纳米填料应用于聚合物中，可提高聚合物的综合性能，但由于其表面SiO2化学键的不饱和性而含有大量羟基，表现出很强的亲水性，与聚合物复合时相容性差，难以均匀分散。因此必须要对纳米二氧化硅进行表面处理，如使用硅烷偶联剂处理(美国专利US6809149B2:functionalized silicas),表面活性剂处理,表面接枝处理，低聚物和大分子包覆处理等，使其表面表现为疏水性。这种方法可以解决纳米二氧化硅与聚合物的相容性问题，但其产品一般不具有其他功能。有机功能助剂如抗 氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、抗静电剂等的添加可以提高聚合物的综合使用性能。不过通常使用的功能助剂多是一些分子量较低的有机分子，其热稳定性不高、耐抽提性较差，影响了其在聚合物中的使用效率。现在的发展趋势是制备理想分子量的功能助剂，如将功能助剂接枝到一些聚合物的分子链上(美国专利US6936659B2:polymer-bonded functional agents),降低它们的流失。但是这种方法的效果往往不很理想，可接枝聚合物的选择也有一定限制。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于将无机纳米二氧化硅颗粒与紫外线吸收剂结合，提供一种表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化娃。这种功能化纳米二氧化娃作为无机纳米填料不仅可以改善二氧化硅在聚合物中的分散性和聚合物的综合力学性能，而且可以同时提高聚合物的抗光氧老化性，更重要的是克服了普通有机抗老化功能助剂耐抽提性差、易迁移、易流失的缺点。本专利技术的另一目的是提供一种表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅的制备方法。本专利技术的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅，是在纳米二氧化硅颗粒的表面接枝有氨基硅烷偶联剂，并通过氨基硅烷偶联剂作为桥联接枝作为紫外线吸收剂基团的邻羟基苯甲酰，其中所述的氨基硅烷偶联剂约占所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅总重量的3%~12%，所述的邻羟基苯甲酰约占总重量的2% ~20%ο本专利技术的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅，具有如(I)所示的化学结构:【权利要求】1.一种表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化娃，其特征是:在纳米二氧化硅颗粒的表面接枝有氨基硅烷偶联剂，并通过氨基硅烷偶联剂作为桥联接枝作为紫外线吸收剂基团的邻羟基苯甲酰，其中所述的氨基硅烷偶联剂占所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅总重量的3%~12%，所述的邻羟基苯甲酰占总重量的2% ~20%ο2.根据权利要求1所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅，其特征是:所述的纳米二氧化娃颗粒的原料粒径为I~500纳米。3.根据权利要求1所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅，其特征是:所述的氨基硅烷偶联剂选自Y-氨丙基二甲氧基硅烷、Y-氨丙基二乙氧基硅烷、Ν-(β -氨乙基)-Y -氨丙基二甲氧基硅烷、N-(β -氨乙基)-Y -氨丙基二乙氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和Y-氨丙基乙氧基二甲基硅烷中的一种或几种。4.一种根据权利要求1~3任一项所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤，以纳米二氧化硅颗粒的重量份为基准； (1)将原料100重量份的纳米二氧化硅颗粒加入到有机溶剂中并搅拌，形成二氧化硅颗粒悬浮液； (2)将6~150重量份的氨基硅烷偶联剂加入到步骤(1)得到的二氧化硅颗粒悬浮液中，在有机溶剂回流状态下进行搅拌反应，反应完成后过滤并用洗涤溶剂洗涤，得到氨基硅烷偶联剂接枝的纳米二氧化硅颗粒； (3)将步骤(2)得到的氨基硅烷偶联剂接枝的纳米二氧化硅颗粒重新分散在有机溶剂中，搅拌，形成悬浮液； (4)将2~200重量份的邻羟基苯甲酰氯及1-10重量份的叔胺催化剂加入到步骤(3)得到的悬浮液中，在氮气保护下，搅拌反应，待无氯化氢释放，反应结束，过滤并用洗涤溶剂洗涤，干燥，得到表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述的纳米二氧化硅颗粒的粒径为I~500纳米。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述的氨基硅烷偶联剂选自Y-氨丙基二甲氧基硅烷、Y ~氛丙基二乙氧基硅烷、Ν_(β_氛乙基)-Y -氛丙基二甲氧基硅烷、Ν-( β -氨乙基)-Y -氨丙基三乙氧基硅烷、Ν-( β -氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烧、N-( β -氛乙基)-Y -氛丙基甲基二乙氧基硅烷、Y _氛丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-氛丙基甲基二甲氧基硅烷和Υ-氨丙基乙氧基二甲基硅烷中的一种或几种。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述的有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、N, N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述的洗涤溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、N, N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇和丙酮中的一种。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述的叔胺催化剂选自吡啶、三乙胺、三甲胺、喹啉、甲基吡啶和二甲苯胺中的一种或几种。【文档编号】C09C1/28GK103849165SQ201210495444【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2012年11月28日 【专利技术者】阳明书, 刘鹏, 张世民, 王峰, 丁艳芬, 文斌, 高冲 申请人:中国科学院化学研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅，其特征是：在纳米二氧化硅颗粒的表面接枝有氨基硅烷偶联剂，并通过氨基硅烷偶联剂作为桥联接枝作为紫外线吸收剂基团的邻羟基苯甲酰，其中所述的氨基硅烷偶联剂占所述的表面接枝有紫外线吸收功能基团的功能化纳米二氧化硅总重量的3%～12%，所述的邻羟基苯甲酰占总重量的2%～20%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阳明书，刘鹏，张世民，王峰，丁艳芬，文斌，高冲，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11