聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及制备方法和用途，属于复合材料领域。本发明专利技术提供的聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊，所述微胶囊的粒径为20

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]20世纪80年代以来对二氧化钒智能窗的研究一直在全球范围内进行，但尚未实现商业应用。过高的相变温度，不受欢迎的深棕黄色，较低的透光率和太阳光调制效率是阻碍其实际应用的主要原因。此外，在实际应用中，二氧化钒最终会氧化为不具有热变色性能的五氧化二钒。二氧化钒粉体的耐候性对于智能涂料的实际应用是一个巨大的挑战。且无论物理法还是化学法制备的二氧化钒粉体都或多或少的产生团聚现象，影响其对近红外光的调控能力。
[0003]为解决二氧化钒的氧化问题，研制出既能致密包覆二氧化钒防止其氧化，又能提高其分散性增强太阳光调制能力的核壳结构材料，是人们不懈追求的目标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种一种聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及其制备方法和用途，能够有效解决现有技术中所存在的二氧化钒易氧化、性能不稳定等问题。
[0005]为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0006]一种聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊，所述微胶囊的粒径为20
‑
100nm。
[0007]制备上述聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊的方法，包括以下步骤：
[0008](1)将二氧化钒粉体分散在溶剂一中，在酸性条件下加入硅烷偶联剂进行水解反应，得到改性二氧化钒粉体；<br/>[0009](2)碱性条件下将步骤(1)得到的改性二氧化钒粉体、乳化剂和分散剂在溶剂二中分散，搅拌得到乳化溶液；
[0010](3)将引发剂和丙烯酸类单体加入步骤(2)得到的乳化溶液中，在N2氛围下加热反应，经后处理，获得聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊。
[0011]进一步地，所述二氧化钒粉体为根据现有的一步球磨法技术制得的单斜(M)相二氧化钒。
[0012]进一步地，所述溶剂一选自去离子水、乙醇、甲醇中的一种或多种。由于硅烷偶联剂在去离子水中水解形成硅羟基，而醇则抑制其过度水解，因此，优选地，步骤(1)中溶剂一为去离子水和乙醇的混合溶剂，去离子水和乙醇的体积比为1:9。
[0013]进一步地，步骤(1)中二氧化钒粉体分散在溶剂一中，所得溶液的浓度为10mg/mL。
[0014]步骤(1)中，硅烷偶联剂通过水解反应形成硅羟基与二氧化钒表面羟基缩合，得到改性二氧化钒粉体，所述硅烷偶联剂为含有双键，且能与丙烯酸类单体共聚的偶联剂。
[0015]进一步地，所述硅烷偶联剂选自A
‑
171、A
‑
151、KH
‑
A172、KH 570中的一种或多种。其中，A
‑
171和A
‑
151水解速度较快，易于自聚，条件要求苛刻，KH
‑
A172、KH 570水解速度适
中，易于和多种单体共聚。因此，优选地，所述硅烷偶联剂选自KH
‑
A172、KH 570中的一种或两种。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中所述溶剂二选自去离子水、乙醇、甲醇中的一种或多种，可以使改性二氧化钒粉体形成稳定乳液的溶剂。优选地，所述溶剂二选自去离子水。更优选地，每100ml溶剂二中加入改性二氧化钒粉体的质量为1g。
[0017]进一步地，所述乳化剂选自Tween 80、Span 80、OP
‑
10中的一种或多种。优选地，所述乳化剂为OP
‑
10，OP
‑
10作为亲水性乳化剂，其长的非极性基团提供了优异的亲油性，更容易使粉体分散在水体系中，具有优秀的抗碱能力，能适应反应体系的碱性环境。
[0018]进一步地，所述分散剂选自三乙基己基磷酸、异丁醇、甲基戊醇、十二烷基硫酸钠的一种或多种。优选地，所述分散剂选自异丁醇。
[0019]进一步地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或多种。优选地，所述引发剂选自过硫酸钾，过硫酸铵和过硫酸钾为水溶性引发剂，而过硫酸钾半衰期小，引发效率高。
[0020]进一步地，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体中的一种。
[0021]优选的，所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯中的一种。优选的，所述丙烯酰胺类单体选自N
‑
异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、二甲氨基丙基丙烯酰胺中的一种。
[0022]进一步地，步骤(1)中，硅烷偶联剂的加入量为二氧化钒粉体质量的1％
‑
10％。硅烷偶联剂过少导致粉体表面接枝的碳碳双键少，硅烷偶联剂过多导致粉体表面有多层偶联剂包覆，都会阻碍粉体与单体的共聚。优选地，步骤(1)中硅烷偶联剂的加入量为二氧化钒粉体质量的3％
‑
5％。
[0023]进一步地，步骤(1)中酸性条件为pH在3～6。优选地，通过醋酸进行pH调节。更优选地，步骤(1)中酸性条件为调节pH在4～5，硅烷偶联剂能快速水解形成硅羟基。
[0024]进一步地，步骤(1)中水解反应的温度为40℃
‑
80℃,反应时间为4h
‑
6h。优选地，步骤(1)中水解反应的温度为60℃。
[0025]进一步地，步骤(2)中碱性条件为调节pH至8～10。优选地，采用氨水调节pH至8
‑
10。更优选地，步骤(2)中碱性条件为调节pH至9～9.5，在此条件下乳化剂均匀吸附在纳米粒子表面所用时间最少。
[0026]进一步地，步骤(2)中乳化剂的加入量为：每1mL溶剂二中加入乳化剂1
‑
10mg。优选地，步骤(2)中每1mL溶剂二中加入乳化剂1
‑
2mg。
[0027]进一步地，步骤(2)中分散剂与溶剂二的体积比为0.1％
‑
10％，优选地，步骤(2)中分散剂与溶剂二的体积比为4％
‑
5％。
[0028]进一步地，步骤(3)中丙烯酸类单体与改性二氧化钒粉体质量比为(1
‑
4)：1。丙烯酸类单体质量的多少决定了形成的微胶囊的壳层厚度，进而影响微胶囊粒径，丙烯酸类单体质量过少不能完全包覆二氧化钒粉体，丙烯酸类单体质量过多，壳层包覆过厚，不利于包覆粉体的分散，且二氧化钒含量较低时涂层的调光能力减弱。优选地，步骤(3)中丙烯酸类单体与改性二氧化钒粉体质量比为(2
‑
4)：1。
[0029]进一步地，步骤(3)中引发剂的加入量为丙烯酸类单体质量的0.1％
‑
5％。引发剂的加入量影响聚合速率，聚合速率对分子量和分子量分布都有影响，优选地，步骤(3)中引
发剂的加入量为丙烯酸类单体质量的2％。
[0030]进一步地，步骤(3)中加热反应的温度为50℃...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊，其特征在于，微胶囊的粒径为20
‑
100nm。2.制备权利要求1所述聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二氧化钒粉体分散在溶剂一中，在酸性条件下加入硅烷偶联剂进行水解反应，得到改性二氧化钒粉体；(2)碱性条件下将步骤(1)得到的改性二氧化钒粉体、乳化剂和分散剂在溶剂二中分散，搅拌得到乳化溶液；(3)将引发剂和丙烯酸类单体加入步骤(2)得到的乳化溶液中，在N2氛围下加热反应，经后处理，获得聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，硅烷偶联剂与二氧化钒粉体的质量比为1％
‑
10％。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下技术特征中的一种或多种：步骤(1)中水解反应的温度为40℃
‑
80℃，反应时间为4h
‑
6h；步骤(2)中分散剂与溶剂二的体积比为0.1％
‑
10％。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下技...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋绪川，呼啸，李文婷，姚伟，聂永，付勍伟，赵修贤，杨帅军，徐慧妍，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：