聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于材料界面改性技术领域，公开了聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法。本发明专利技术在玻璃纤维表面改性接枝引发剂，采用原子转移自由基聚合法制备以聚（二甲基环己烯基戊烯酮）分子链，在加热作用下聚合物单体在玻璃纤维界面上发生聚合形成聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层。改性后玻璃纤维表面的疏水性有效提高，疏水层稳定不易脱落。本发明专利技术操作工艺简易，接枝效果明显，所使用原料皆为市售品，不需经过复杂的提纯过程即可使用，且价格低廉，容易获得。接枝后的玻璃纤维可应用于复合材料中树脂与玻璃纤维之间的粘结性能，也可用于电动车领域的玻璃纤维增强树脂汽车外壳或制备疏水性薄膜，具有广阔的工业化应用前景。化应用前景。化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于界面改性
，特别涉及聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃纤维是以叶蜡石、石英砂、石灰石等矿物为原料通过高温熔制和拉丝等工艺制成的纤维增强材料；与传统的金属材料及非金属材料相比，玻璃纤维具有耐高温、抗腐蚀、强度高、比重轻、延伸小及电绝缘性能好等特性。玻璃纤维复合材料是以玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体，经复合工艺制作而成的功能型材料；玻璃纤维复合材料既有玻璃纤维的优点，还兼具树脂基材柔性高、设计自由度大以及适应性广等优点。目前玻璃纤维可应用于电动汽车外壳、日化包装、建筑和电子电气等领域。目前我国玻璃纤维复合材料虽取得很大进展，但同国外先进水平相比，还有很大差距，主要表现为产品质量差、品种少、易开裂剥离、成本高等，因此是很有发展潜力的朝阳产业。
[0003]玻璃纤维增强热塑性树脂的主要组分是玻璃纤维与树脂，其性能优劣主要取决于复合材料的性能以及界面效应。树脂基体一般是非极性的，而玻璃纤维本身是极性的，两者之间结合时界面作用力差。增强树脂在被破坏时，界面是最主要的破坏点。复合材料的界面是纤维和基体相互结合而形成的共同边界。界面在材料使用过程中起着传递荷载和作用力的作用，对复合材料的冲击性能有较大影响。若界面粘结强度足够高，可以有效地阻止裂纹扩展，并在界面剥离过程中吸收冲击能量。相反，若界面粘结太强，则会导致材料发生脆性破坏，使其抗冲击性能下降。若界面粘结太弱，又会发生玻璃纤维大量抽拔，复合材料的冲击性能也会下降。因此，应该改善复合材料的界面性能以使材料在使用过程中发挥优良性能，控制复合材料破坏和增强材料的抗冲击性能。目前，对玻璃纤维表面处理使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性，也就是提高玻璃纤维表面的疏水性是解决这一问题的有效方法。
[0004]界面改性对复合材料的性能改善有重要作用。通过界面改性可以使体系的界面相容性与粘结力增强，提高界面相互作用力，改善体系的力学性能。玻璃纤维复合材料的界面层及其优化设计的研究主要集中于对玻璃纤维表面处理使界面疏水性得到改善，如中国专利CN105348647A中所公开的玻璃纤维增强树脂通过对玻璃纤维表面进行高分子接枝，提高了玻璃纤维界面疏水性以及与树脂基体的界面粘结力，获得良好的界面层，达到对界面的优化处理和增强玻璃纤维稳定性的效果。CN106750950A中所公开的玻璃纤维增强树脂将含羧酸基团的聚丙烯改性玻璃纤维，明显提高了短玻璃纤维/聚丙烯复合材料的界面粘结力与力学性能。CN112552595A中所公开的复合材料对玻璃纤维进行等离子体处理处理后将聚丙烯修饰于表面以改善复合材料的界面结合状况，提高了材料的力学性能和热稳定性。表面改性不但能改善复合材料的界面粘结，而且对潮湿环境下的电性能和力学性能等方面效果显著。但目前玻璃纤维界面涂层改性不足点在于聚丙烯味道难闻、稳定性差、且分子量和薄膜厚度控制性不好等缺点，限制了其应用。

技术实现思路

[0005]针对以上各种界面改性技术所面临的问题，本专利技术采用聚合物纳米界面涂层来取代以往的薄膜材料，解决了薄膜体系可控性差、粘结力低、味道难闻、稳定性弱的问题。在现有的玻璃纤维聚合物材料纳米界面涂层技术中，大多是以聚丙烯涂层作为玻璃界面改性技术，也出现了部分以多醛类化合物作为交联剂进行界面改性的研究，但这部分研究都存在界面可控性差、粘结力低、味道难闻、稳定性弱的不足。本专利技术以表面原子转移自由基聚合接枝聚（二甲基环己烯基戊烯酮）为纳米界面涂层改性主体，取代了传统的合成类化合物，无交联剂和助剂，大大降低了由聚合物单体、交联剂和助剂所带来的毒性，所使用的二甲基环己烯基戊烯酮单体常用于化妆品和日用品添加剂，气味怡人，原料生物相容性高，成功制备出了聚合物纳米界面涂层来改进玻璃纤维界面的疏水性，以便提高复合增强材料的界面粘结力和机械强度，这也是第一次成功运用原子转移自由基聚合合成聚（二甲基环己烯基戊烯酮）薄膜。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法，采用简单的工艺，以生物相容性高的单体，通过表面接枝原子转移自由基聚合，获得良好的可控厚度和物理性质的疏水性纳米界面涂层效果，解决了现有工艺复杂，污染重，难于实现工业化生产的缺陷，避免甲醛等交联剂或者助剂等有毒物质。
[0007]聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法，其特征包括如下步骤：（1）将玻璃纤维界面进行处理，并在玻璃纤维上预处理原子转移自由基聚合涂层引发剂切割好的玻璃纤维先用浓硫酸浸泡，再用氢氧化钠溶液浸泡，取出，去离子水洗涤后用氮气流吹干；然后将玻璃纤维浸入苯/乙醇混合物中，取出，乙醇洗净，真空干燥，将玻璃样品放入装有冷凝器的烧瓶中；再将引发剂和吡啶的混合物混入二氯甲烷中并添加到烧瓶中，在惰性氮气保护下加热回流，然后将玻璃纤维取出，在超声波浴中用二氯甲烷和四氢呋喃超声，用乙醇萃取以完全去除未反应的原料，真空干燥；（2）加入二甲基环己烯基戊烯酮单体和原子转移自由基聚合助剂将步骤（1）处理后的玻璃纤维置于装有夹套的三颈烧瓶中，向其中加入含有以下成分的混合物：二甲基环己烯基戊烯酮单体、原子转移自由基聚合助剂溴化亚铜、三（2
‑
吡啶基甲基）胺和二甲基甲酰胺；（3）加热制备聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层将步骤（2）所得的物质先用冷冻
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解冻
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冷冻方法脱气，然后在惰性气体保护条件下，将温度升高至80~90℃恒温反应25~50小时，可以得到聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层。
[0008]进一步地，步骤（1）中，浓硫酸浸泡的时间为2小时；氢氧化钠溶液浸泡的时间为15分钟，氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L；苯/乙醇混合物中，苯和乙醇的体积比为2：1，浸入时间为8 小时；所述引发剂为2
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溴异丁酰溴；2
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溴异丁酰溴、玻璃纤维、吡啶和二氯甲烷的用量比
为0.1g：1g：0.1g：20g；加热回流的温度为58℃，时间为1小时；在超声波浴中用二氯甲烷和四氢呋喃超声时间为10分钟；用乙醇萃取时间为5 小时；所述真空干燥的温度均为80℃，时间为24 小时。
[0009]进一步地，步骤（2）中，二甲基环己烯基戊烯酮单体、溴化亚铜、三（2
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吡啶基甲基）胺和二甲基甲酰胺的用量比例为：11.52g：0.03g：0.12g：15g。
[0010]本专利技术制备的以聚（二甲基环己烯基戊烯酮）为基材的纳米界面涂层，包括玻璃纤维和聚（二甲基环己烯基戊烯酮），其中，聚（二甲基环己烯基戊烯酮）界面涂层的厚度为30~55纳米。
[0011]将本专利技术制备的以聚（二甲基环己烯基戊烯酮）为界面的纳米涂层用于制备疏水性薄膜。
[0012]本专利技术以原子转移自由基聚合反应形成纳米界面涂层，在玻璃纤维表面改性接枝引发剂，采用原子转移自由基聚合法制备以聚（二甲基环己烯基戊烯酮）分子长链，在加热作用下聚合物单体在玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将玻璃纤维表面进行处理，并在玻璃纤维上接枝原子转移自由基聚合引发剂；切割好的玻璃纤维样品先用浓硫酸浸泡，再用氢氧化钠溶液浸泡，取出，去离子水洗涤后用氮气流吹干；然后将玻璃纤维浸入苯/乙醇混合物中，取出，乙醇洗净，真空干燥，将玻璃样品放入装有冷凝器的烧瓶中；再将引发剂和吡啶的混合物混入二氯甲烷中并添加到烧瓶中，在惰性氮气保护下加热回流，然后将玻璃纤维取出，在超声波浴中用二氯甲烷和四氢呋喃超声，用乙醇萃取以完全去除未反应的原料，真空干燥；（2）加入二甲基环己烯基戊烯酮单体和原子转移自由基聚合助剂；将步骤（1）处理后的玻璃纤维于装有夹套的三颈烧瓶中，向其中加入含有以下成分的混合物：二甲基环己烯基戊烯酮、溴化亚铜、三（2
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吡啶基甲基）胺和二甲基甲酰胺；（3）将步骤（2）所得的物质先用冷冻
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解冻
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冷冻方法脱气，然后在惰性气体保护条件下，恒温反应，可以得到聚（二甲基环己烯基戊烯酮）纳米界面涂层。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，浓硫酸浸泡的时间为2小时；氢氧化钠溶液浸泡的时间为15分钟，氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L；苯/乙醇混合物中，苯和乙醇的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐力，
申请(专利权)人：江苏罗格斯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：