纳米粒子聚合物复合微球及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种纳米粒子聚合物复合微球的制备方法，包括以下步骤：于100份纳米粒子中加入0.02‑0.09份引发剂，搅拌分散5‑20min，在温度为50‑80℃下保温1‑15min，得活化纳米粒子，所述搅拌分散的速率为800‑1500转/分；于所述活化纳米粒子中加入5‑30份聚合物单体，搅拌反应2‑5h，得初级产物，所述搅拌的速率为500‑1000转/分；对所述初级产物进行粉碎、研磨，即得。本发明专利技术通过控制纳米粒子和聚合物单体的重量比，并加入特定含量的引发剂，调控反应温度，制备了特定结构的纳米粒子聚合物复合微球，该复合微球能够避免纳米粒子发生团聚，并且能够应用于硅橡胶中，提高硅橡胶的拉伸强度和拉伸模量。

Nanoparticle polymer composite microspheres and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
纳米粒子聚合物复合微球及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米材料领域，特别是涉及纳米粒子聚合物复合微球及其制备方法与应用。
技术介绍
纳米材料是指空间尺寸上有一维处于100nm以内的材料。纳米粒子是典型的纳米材料，具有比表面积大、反应活性高、纯度高等优良特性，应用于材料中赋予材料良好的机械性能、力学性能、热电性能。然而也是由于纳米粒子具有非常大比表面积，其表面能很高，极易通过相互作用聚集在一起，形成难以分散的聚集体，这些聚集体尺寸往往在100-500nm之间，聚集体还可以进一步团聚，形成1-20um团聚体。在纳米粒子应用到聚合物中时，团聚体可以分散，但是仍然存在难以分散的小团聚体，这些小团聚体在材料受力时候，很容易形成应力集中点，导致材料持续受力的时候，产生应力破坏，从而导致无法发挥纳米粒子改性聚合物的性能。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种具有核壳结构纳米粒子聚合物复合微球的制备方法，制得的复合微球可以防止纳米粒子团聚，并可应用于硅橡胶中起到增强作用。具体技术方案为：一种纳米粒子聚合物复合微球的制备方法，包括以下步骤：于100份纳米粒子中加入0.02-0.09份引发剂，搅拌分散5-20min，在温度为50-80℃下保温1-15min，得活化纳米粒子，所述搅拌分散的速率为800-1500转/分；于所述活化纳米粒子中加入5-30份聚合物单体，搅拌反应2-5h，得初级产物，所述搅拌的速率为500-1000转/分；对所述初级产物进行粉碎、研磨，即得。>在其中一个实施例中，所述纳米粒子与所述聚合物单体的重量比为10:(1-3)。在其中一个实施例中，所述引发剂的添加量为0.04-0.09份。在其中一个实施例中，所述温度为60-80℃。在其中一个实施例中，所述纳米粒子选自沉淀法纳米二氧化硅、气相法纳米二氧化硅和纳米二氧化硅气凝胶中的一种或几种；及/或，所述引发剂选自过氧化物引发剂和偶氮类引发剂中的一种或几种。在其中一个实施例中，所述聚合物单体选自丙烯酸及其酯类，苯乙烯类和醋酸乙烯酯类中的一种或几种。本专利技术还提供上述制备方法制得的纳米粒子聚合物复合微球。在其中一个实施例中，所述纳米粒子聚合物复合微球具有核壳结构，主要由纳米粒子、与所述纳米粒子通过化学接枝相连的聚合物材料和与所述纳米粒子通过物理包覆相连的聚合物材料构成；与所述纳米粒子通过化学接枝相连的聚合物材料占所述纳米粒子聚合物复合微球总重量的3％-15％；与所述纳米粒子通过物理包覆相连的聚合物材料占所述纳米粒子聚合物复合微球总重量的2％-20％。在其中一个实施例中，与所述纳米粒子通过化学接枝相连的聚合物材料占所述纳米粒子聚合物复合微球总重量的5.3％-9.2％；与所述纳米粒子通过物理包覆相连的聚合物材料占所述纳米粒子聚合物复合微球总重量的3.7％-10.8％。在其中一个实施例中，所述纳米粒子聚合物复合微球的粒径D50为10μm-20μm。本专利技术还提供一种高性能硅橡胶，其原料包括上述纳米粒子聚合物复合微球。在其中一个实施例中，所述纳米粒子聚合物复合微球的添加量为5％-25％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用自由基聚合的方法制备了特定结构的纳米粒子聚合物复合微球。通过控制纳米粒子和聚合物单体的重量比，并加入特定含量的引发剂，调控反应温度，达到控制与所述纳米粒子通过不同形式相连的聚合物的含量目的，本专利技术制备的纳米粒子聚合物复合微球主要由纳米粒子、3-15％与所述纳米粒子通过化学接枝相连的聚合物材料和2-20％与所述纳米粒子通过物理包覆相连的聚合物材料构成。该复合微球能够避免纳米粒子发生团聚，并且能够应用于硅橡胶中，提高硅橡胶的拉伸强度和拉伸模量。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的纳米粒子复合微球及其制备方法和应用作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。以下具体实施方式中，所有原料均可来源于市售。实施例1向100克气相法纳米二氧化硅，加入0.04克自由基聚合引发剂过氧化苯甲酰，高速搅拌分散10分钟，搅拌速率为1100转/分；然后将温度升高到75℃，保持2分钟，得到活化气相法纳米二氧化硅。在搅拌状态下将25克甲基丙烯酸甲酯单体，加入到活化气相法纳米二氧化硅当中，搅拌反应3h，搅拌速率为600转/分，得到初级产物。初级产物经过高速粉碎装置粉碎，再进一步研磨，得到核壳结构复合微球。该复合微球的粒径D50为18微米。对上述复合微球进行抽提，具体方法为：将复合微球用8000目滤布包好，至于索氏抽提器中，用甲苯回流24h，将样品烘干，通过减重计算接枝聚合物含量。计算可知：与气相法纳米二氧化硅通过化学接枝相连的聚合物材料占纳米粒子聚合物复合微球总重量的9.2％；与气相法纳米二氧化硅通过物理包覆相连的聚合物材料占纳米粒子聚合物复合微球总重量的10.8％。将该复合微球以15％的重量比添加到硅橡胶当中，进行热硫化。按照GB/T1701:2001《硬质橡胶拉伸强度和拉断伸长率的测定》方法测定硅橡胶的拉伸强度和拉伸模量。与未改性气相二氧化硅硅橡胶复合体系相比，加入实施例1的复合微球后，硅橡胶的拉伸强度提升29％，拉伸模量提升32％。实施例2向100克气相法纳米二氧化硅，加入0.06克自由基聚合引发剂偶氮二异丁腈，高速搅拌分散10分钟，搅拌速率为900转/分；然后将温度升高到60℃，保持2分钟，得到活化气相法纳米二氧化硅。在搅拌状态下将20克甲基丙烯酸甲酯单体，加入到活化气相法纳米二氧化硅当中，搅拌反应4h，搅拌速率为800转/分，得到初级产物。初级产物经过高速粉碎装置粉碎，再进一步研磨，得到核壳结构复合微球。该复合微球的粒径D50为15微米。经过计算，与气相法纳米二氧化硅通过化学接枝相连的聚合物材料占纳米粒子聚合物复合微球总重量的8.7％，与气相法纳米二氧化硅通过物理包覆相连的聚合物材料占纳米粒子聚合物复合微球总重量的7.9％。将该复合微球以20％的重量比添加到硅橡胶当中，进行热硫化。与未改性气相二氧化硅硅橡胶复合体系相比，拉伸强度提升32％，拉伸模量提高36％。实施例3向100克沉淀法纳米二氧化硅，加入0.02克自由基聚合引发剂偶氮二异丁腈，高速搅拌分散10分钟，搅拌速率为1300转/分；然后将温度升高到65℃，保持2分钟，得到活化气相法纳米二氧化硅。在搅拌状态下将10克苯乙烯单体，加入到活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米粒子聚合物复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n于100份纳米粒子中加入0.02-0.09份引发剂，搅拌分散5-20min，在温度为50-80℃下保温1-15min，得活化纳米粒子，所述搅拌分散的速率为800-1500转/分；/n于所述活化纳米粒子中加入5-30份聚合物单体，搅拌反应2-5h，得初级产物，所述搅拌的速率为500-1000转/分；/n对所述初级产物进行粉碎、研磨，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子聚合物复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
于100份纳米粒子中加入0.02-0.09份引发剂，搅拌分散5-20min，在温度为50-80℃下保温1-15min，得活化纳米粒子，所述搅拌分散的速率为800-1500转/分；
于所述活化纳米粒子中加入5-30份聚合物单体，搅拌反应2-5h，得初级产物，所述搅拌的速率为500-1000转/分；
对所述初级产物进行粉碎、研磨，即得。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子与所述聚合物单体的重量比为10:(1-3)。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量为0.04-0.09份。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述温度为60-80℃。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子选自沉淀法纳米二氧化硅、气相法纳米二氧化硅和纳米二氧化硅气凝胶中的一种或几种；及/或，
所述引发剂选自过氧化物引发剂和偶氮类...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春正，
申请(专利权)人：广州悦纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44