本发明专利技术属于无机纳米粒子表面改性领域范畴，具体涉及一种基于聚合物熔体降解的纳米SiO2聚合物表面改性方法。本发明专利技术提供一种基于聚合物熔体降解的纳米SiO2表面改性方法，其步骤包括：a聚合物/纳米SiO2预混物的制备；b熔融共混聚合物/纳米SiO2预混物；c离心提取聚合物/纳米SiO2共混物中的功能化纳米SiO2；d功能化纳米SiO2的纯化处理。本发明专利技术提供一种新的SiO2纳米粒子的表面改性方法，即利用物理熔态共混过程中聚合物的降解，实现聚合物分子链化学接枝到纳米SiO2表面上，相比于传统聚合物接枝无机纳米粒子方法，该方法适于量化生产，且具有过程简单、成本低廉、接枝率高等特点，同时避免了传统化学改性过程中大量使用有机溶剂所带来的环境问题。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利技术属于无机纳米粒子表面改性领域范畴，具体涉及一种基于聚合物熔体降解 的纳米310 2。
技术介绍
： 由于无机纳米粒子在热、磁、光、表面活性等方面都表现出与一般材料不同的特异 性能，因而其应用与发展越来越为人们所关注。但就纳米粒子本身的性质而言，由于其表面 能高常常会导致纳米粒子的团聚，从而影响性能的发挥。近年来，在纳米粒子的表面改性及 分散问题上已经有很多研宄，相应的一些简便易行的分散性表征方法也随之产生。 纳米SiO#为一种典型的球形纳米粒子，由于具有粒径小、比表面积大、表面吸附 力强、成本低等特点，已被广泛用作聚合物纳米填料。与其它纳米粒子一样，纳米3；[0 2的 团聚行为也是影响其应用的主要阻碍之一。现有的纳米Si02改性方法主要包括化学方法 和物理方法，其中化学方法包括偶联剂法、聚合物表面接枝改性法等，聚合物表面接枝改性 法又包括颗粒表面聚合生长接枝（graft from)和聚合物表面接枝（graft to)。相关报道 有：Feng等利用硅烷偶联剂GPS和乙醇在纳米5102表面引入醇羟基，在催化条件下通过酯 化反应接枝PMMA，结果表明聚合物接枝率可达55% (Feng L, He L，Ma Y，et al. Materials Chemistry and Physics, 2009, 116(1) :158_163) ;Rong等利用硅烷偶联剂APTS在纳米Si02 表面引入氨基，通过熔态缩聚法在3102表面引入超支化芳香族聚氨酯，接枝率可达32. 8% (Yu Y, Rong MZ, Zhang MQ. Polymer, 2010, 51 (2) :492-499)。由于具有与聚合物基体极其类 似的浸润性，表面接枝聚合物的改性纳米Si02被认为是制备高性能聚合物/SiO 2纳米复合 材料最理想的填料之一。但是，上述改性方法或因过程复杂、成本较高，或因效果不理想等 不适宜批量生产复合材料。因此，探索一种适合的纳米Si0 2已成为聚合物/ 无机纳米粒子复合材料工业化过程中亟待解决的关键问题之一。
技术实现思路
： 本专利技术提供一种新的Si02纳米粒子的，即利用物理熔态共混过程中 聚合物的降解，实现聚合物分子链化学接枝到纳米Si0 2表面上。相比于传统聚合物接枝无 机纳米粒子方法，该方法适于量化生产，且具有过程简单、成本低廉、接枝率高等特点，同时 避免了传统化学改性过程中大量使用有机溶剂所带来的环境问题。 本专利技术的技术方案： 本专利技术提供一种基于聚合物熔体降解的纳米Si02，步骤包括： a聚合物/纳米Si02预混物的制备：将纳米SiO2和聚合物于溶剂中通过溶液共混， 使聚合物完全溶解，然后加入沉淀剂析出沉淀，最后对沉淀物进行过滤、干燥处理即得聚合 物/纳米310 2预混物；其中，聚合物与纳米SiO 2的质量比为：100 : 10~20; b熔融共混聚合物/纳米Si02预混物：将步骤a制得的预混物在聚合物熔点以上 分解温度以下熔融共混5~30min得聚合物/纳米Si0 2,混物； c离心提取聚合物表面改性的纳米Si02:将步骤b得到的共混物溶解到溶剂中，通 过高速离心得到功能化Si02纳米粒子；其中，高速离心条件为：离心速率8000~llOOOrpm， 离心时间10~30min ; d功能化纳米Si02的纯化处理：将步骤c所得的功能化SiO 2纳米粒子分散到溶剂 中，重复步骤c直至功能化纳米3102表面不存在自由聚合物分子链为止。 其中，步骤a、c和d中所述溶剂为能够与聚合物相容的溶剂。 所述聚合物为聚酯类聚合物。 优选的，所述聚合物选自聚碳酸酯（PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚对苯二 甲酸丁二醇酯（PBT)、聚乳酸（PLA)或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)。 步骤a中所述沉淀剂为聚合物的非溶剂，优选为甲醇、乙醇、水。 优选的，步骤a中溶液共混的方法为：纳米Si02先在溶剂中超声分散处理得纳米 Si〇 2分散液，再将聚合物与纳米SiO 2分散液搅拌共混。 优选的，步骤b采用双螺杆挤出机或密炼机进行熔融共混，共混时间10~20min。 优选的，上述方法中，聚合物为双酚A型聚碳酸酯，纳米Si02为气相纳米SiO 2，溶 剂为四氢呋喃（THF)，沉淀剂为甲醇。 优选的，当聚合物为PC，纳米Si02为气相纳米SiO 2时，步骤b中预混物熔融共混 10min，恪融温度240~280°C ;步骤c中离心时间30min，离心速率lOOOOrpm。 优选的，步骤d重复步骤c至少4次进行纯化处理。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术提供了一种通过物理共混实现化学接枝聚合物且适于量化生产的纳米 Si02。相比于传统聚合物接枝纳米SiO 2的方法，具有过程简单、成本低廉、接 枝率高（接枝率可达30% )等特点，同时避免了传统化学改性过程中大量使用有机溶剂所 带来的环境问题。从其对聚合物材料的增强效果来看，该方法改性得到的无机纳米粒子在 制备聚合物基复合材料方面拥有很好的潜在应用价值，可广泛应用于增强橡胶、塑料等领 域。【附图说明】 图1原始Si02和聚合物表面改性SiO 2纳米粒子的热重（TG)曲线，插图为纯PC的 热重（TG)曲线（注：氮气保护，升温速率20°C /min)。 图2纳米Si02和纯PC红外光谱图（a)和羰基区域（C = 0)红外谱图（b)。 图3纳米Si02和纯PC的XPS谱图（a)及C Is (b)、Si 2p (c)位置处的XPS分峰 拟合图。 图4原始Si02 (a)和Si02_10 (b)的透射电子显微镜（TEM)图片和静态接触角（插 图）。 图5纯PC和PCS复合材料拉伸性能：(a)典型应力-应变曲线；(b)拉伸强度和断 裂延伸率。【具体实施方式】： 本专利技术提供一种基于聚合物熔体降解的纳米Si02，步骤包括： a聚合物/纳米Si02预混物的制备：将纳米SiOjP聚合物于溶剂中通过溶液共 混，使聚合物完全溶解，然后加入沉淀剂析出沉淀，最后对沉淀物进行过滤（抽滤）、干燥处 理即得聚合物/纳米310 2预混物；其中，聚合物与纳米Si02的质量比为：100 : 10~20;b 熔融共混聚合物/纳米Si02预混物：将步骤a制得的预混物在聚合物熔点以上分解温度以 下熔融共混5~30min得聚合物/纳米Si0 2,混物； c离心提取聚合物表面改性的纳米Si02:将步骤b得到的共混物溶解到溶剂中，通 过高速离心得到功能化Si0 2纳米粒子；其中，高速离心条件为：离心速率8000~llOOOrpm， 离心时间10~30min ; d功能化纳米Si02的纯化处理：将步骤c所得的功能化SiO 2纳米粒子分散到溶剂 中，重复步骤c直至功能化纳米3102表面不存在自由聚合物分子链为止； 本专利技术中，溶剂的添加量以满足聚合物充分溶解即可；沉淀剂的添加量以完全析 出沉淀为准。 优选的，步骤b采用双螺杆挤出机或密炼机进行熔融共混，熔融共混时间10~ 20min〇 优选的，上述方法中，聚合物为双酚A型聚碳酸酯，纳米Si02为气相纳米SiO 2 (即 气相法制备，特点是表面含有大量硅羟基），溶剂为四氢呋喃，沉淀剂为甲醇。 优选的，当聚合物为PC，纳米Si02为气相纳米SiOJt，熔融温度240~本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于聚合物熔体降解的纳米SiO2表面改性方法，其特征在于，其步骤包括：a聚合物/纳米SiO2预混物的制备：将纳米SiO2和聚合物于溶剂中通过溶液共混，使聚合物完全溶解，然后加入沉淀剂析出沉淀，最后对沉淀物进行过滤、干燥处理即得聚合物/纳米SiO2预混物；其中，聚合物与纳米SiO2的质量比为：100︰10～20；b熔融共混聚合物/纳米SiO2预混物：将步骤a制得的预混物在聚合物熔点以上分解温度以下熔融共混5～30min得聚合物/纳米SiO2共混物；c离心提取聚合物表面改性的纳米SiO2：将步骤b得到的共混物溶解到溶剂中，通过高速离心得到功能化SiO2纳米粒子；其中，高速离心条件为：离心速率8000～11000rpm，离心时间10～30min；d功能化纳米SiO2的纯化处理：将步骤c所得的功能化SiO2纳米粒子分散到溶剂中，重复步骤c直至功能化纳米SiO2表面不存在自由聚合物分子链为止。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王波，冯跃战，陈阳，陈薇薇，孙瑞洲，刘春太，申长雨，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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。