本发明专利技术公开了有机／无机杂化光固化防潮材料及其制备。其防潮材料包括如下结构式的可光聚合季铵盐化合物，将此可光聚合季铵盐化合物制备可光聚合的有机土，该可光聚合的有机土在光固化复合材料领域中应用，有机／无机杂化光固化防潮材料：至少含有一个不饱和双键的光反应性树脂４５－６５；至少含有一个不饱和双键的单体３５－５５；光引发剂３－５；可光聚合的有机土１－９。此可光聚合有机土在光聚合组合物中的添加量少，分散性好，并且快速固化，形成纳米级的剥离结构，有效起到防潮作用；光聚合有机／无机杂化材料领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类可光聚合季铵盐化合物及其制备方法和可光聚合的有机土的方 法，尤其涉及一种有机/无机杂化光固化防潮材料及其制备方法，属于复合高分子材料制 备领域。
技术介绍
纳米有机/无机复合材料是指有机组分和无机组分在纳米尺度下相互作用而形 成的一种复合材料。纳米有机组份与无机组份的复合通常兼具两种材料的优点，是制备高 性能材料的最经济实效的一种方法。有机/无机复合材料两组份由于在更小尺度上的相互 作用，从而使它们在制备方法、处理工艺和所得材料的性能等很多方面都与传统的复合材 料，因此纳米有机/无机复合材料结构与性能之间的关系还需要更广泛和深入的研究。对 于制备高性能的纳米有机/无机复合材料，很好的调节有机组份和无机组份的相互作用是 提高其性能的关键。膨胀型天然无机粘土为层状铝硅酸盐薄片结构，硅酸盐片层中间有可交换性阳离 子，如Na+、K+、Ca+等，对有机阳离子(如季铵盐)有特殊的亲和作用，有机阳离子可替代片 层中的交换性阳离子，并定量地固定在片层中，形成有机粘土复合体，表面被长碳链或芳环 等有机组分覆盖，使其从亲水性转变成亲油性。蒙脱土、高岭土、云母是最主要的种类，它们 具有天然的片层结构，使其在阻隔性材料中有很多应用，如可以降低气体、水分子等的渗 透，还有阻燃的作用。目前文献中大多采用阳离子表面活性剂与粘土片层间的阳离子进行离子交换反 应，使层间距增大，使粘土内外表面由亲水为疏水，降低硅酸盐表面能，有利于单体的插层 而形成聚合物/粘土纳米复合材料。插层聚合法合成材料，可以提高材料的力学性能，降低成本。自从1987年日本丰 田中央研究院首次用原位插层聚合法成功地合成了尼龙6/蒙脱土(Nylone-MMT)复合材料 以来，日本丰田中央研究所、美国Cornell和Michigan大学都对插层制备聚合物/蒙脱土 纳米复合材料做了广泛的研究，合成了尼龙6、橡胶、环氧树脂等聚合物的蒙脱土纳米复合 材料。本专利技术利用光聚合技术制备有机/无机纳米复合材料，主要是通过合成的含可聚 合阳离子季铵盐通过阳离子交换对无机粘土进行处理，得到的亲有机的粘土作为UV自由 基聚合体系的纳米填料，与UV聚合体系有很好的亲和性。在光照后，插层部分带有的双键 也在层间参与反应，实现了原位聚合。粘土的片层结构被有效分离，均勻分散在有机聚合物 体系中，能有效的降低材料的水蒸气透过量，提高其防潮性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一类可光聚合季铵盐化合物及其制备方法。本专利技术进一步的目的是提供该类化合物通过离子交换改性无机粘土制备可光聚合的有机土的方法。本专利技术更进一步的目的是提供包括上述可光聚合的有机土的有机/无机杂化光 固化防潮材料及其制备方法。本专利技术如通式(I)所示的可光聚合季铵盐化合物 其中R1选自C8_18的烷基，R2选自C1^的烷基；R3选自C2_6的烷基。本专利技术可光聚合季铵盐化合物的制备方法，包括以下步骤(1)将1摩尔份数甲基 丙烯酸羟烷基酯以及1摩尔份数的三乙胺在室温下溶于有机溶剂中得溶液A，然后将其置 于冰水浴中，搅拌使其温度降至0-5°C ；(2)将1-1. 5摩尔份数的丙烯酰氯在室温下溶于有机溶剂得溶液B，将溶液B滴加 到搅拌的上述的溶液A中，持续搅拌反应8-24小时，采用常规分离技术得到丙烯酸甲基丙 烯酸烷基双酯C ；(3)将2摩尔份数丙烯酸甲基丙烯酸双酯C在室温下溶于质子溶剂中得溶液D ；(4)将1摩尔份数的伯胺在室温下溶于质子溶剂中，并在室温下滴加到搅拌的溶 液D中，持续搅拌反应2-4小时，采用常规分离技术得到可光聚合的叔胺化合物E ；(5)将1摩尔份数可光聚合的叔胺化合物E在室温下溶于有机溶剂中，在剧烈搅拌 条件下，加入1-1. 2摩尔份数烷基碘，在室温下反应0. 5-2小时后，采用常规分离技术得到 可光聚合季铵盐。上文所述的质子溶剂为甲醇或乙醇。上文所述的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、苯、四氢呋喃、甲苯或二甲苯。上文所述的伯胺的结构式为=R1-NH2, R1选自C8_18的烷基；上文所述的烷基碘的结构式为R2-I，R2选自CV4的烷基；上文所述的甲基丙烯酸羟烷基酯的结构式为 其中R3选自C2_6的烷基。本专利技术可光聚合季铵盐通过离子交换改性阳离子型的无机粘土制备可光聚合的 有机土，方法如下a.将1质量份数阳离子型的无机粘土加入到50-100体积份数的去离子水中，在 30-50°C条件下搅拌2-4小时，得到混合物F ；b.将与粘土有等离子交换容量的可光聚合季铵盐溶于50-100体积份数的乙醇 中，将此溶液加入到混合物F中，搅拌10-20小时，形成混合物G ；c.将混合物G抽滤并用去离子水和乙醇多次洗涤，直到洗涤液中不能检测到碘离 子为止，得到固体K;d.固体K在30-50°C条件下真空干燥24_48小时后，得到可光聚合的有机土。其中阳离子型的无机粘土主要包括蒙脱土、高岭土和云母等层间带有正离子的 片层结构粘土。本专利技术的有机/无机杂化光固化防潮材料，其特征在于，其原料及重量组成为至少含有一个不饱和双键的光反应性树脂45-65 ；至少含有一个不饱和双键的单体35-55 ；光引发剂3-5;本专利技术所述的可光聚合的有机土 1-9 ；其中上述光反应性树脂与单体重量之和为100。上述有机/无机杂化光固化防潮材料的制备方法，是将1-9重量份可光聚合的有 机土添加到重量组份为光反应性树脂45-65、单体35-55和光引发剂3-5组成的光聚合组合 物中，搅拌均勻后，涂膜并经过光固化，得到有机/无机复合材料。此可光聚合有机土在光聚合组合物中的添加量少，分散性好，并且快速固化，形成 纳米级的分离结构，有效起到防潮作用；光聚合有机/无机杂化材料领域具有广阔的应用 前景。具体实施例方式一、可光聚合季铵盐的制备实施例1(1)将26. 2g(0. 2mol)甲基丙烯酸-羟乙酯以及20. 2g(0. 2mol)三乙胺在室温 下溶于500mL无水二氯甲烷，然后将其置于冰水浴中，搅拌使其温度降至0-5°C ；用恒压滴 液漏斗滴加18. 2g(0. 2mol)丙烯酰氯与80mL 二氯甲烷的混合液，滴加完毕后，继续搅拌反 应8小时；过滤除去生成的三乙胺盐酸盐白色固体后，并用10mL的二氯甲烷洗涤两次后，混 合液用200mLlM的HC1的去离子水溶液、200mLlM的NaHC03去离子水溶液和300mL的去离子 水先后洗涤两次后用无水Na2S04干燥，然后旋蒸除去二氯甲烷，得到的微黄液体用正己烷/乙酸乙酯(1/1，V/V)为洗脱剂进行柱色谱分离，得到30. 2g丙烯酸甲基丙烯酸乙二酯；(2)将29. 4g(0. 16mol)的丙烯酸甲基丙烯酸乙二酯在室温下溶于80mL的乙醇中； 然后将10. 32g正辛胺(0. 08mol)在室温下溶于50mL的乙醇中，并在室温下滴加到搅拌的 丙烯酸甲基丙烯酸乙二酯的乙醇溶液中，进行迈克尔加成反应，滴加完毕后，继续搅拌反应 2小时；减压蒸馏除去乙醇和水，得到33. 8g黄色液体N，N-双-甲基丙烯酰氧基乙基丙酸 酯，辛胺；(3)将24. 8g(0. 05mol)的N，N_双-甲基丙烯酰氧基乙基丙酸酯，辛胺在室温下 溶于100mL的四氢呋喃中，在剧烈搅拌条件下，慢慢加入8. 6g(0. 06mol)的碘甲烷，在室本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可光聚合季铵盐化合物，通式如（Ⅰ）所示， ＊＊＊ 其中： Ｒ↓［１］选自Ｃ↓［８－１８］的烷基，Ｒ↓［２］选自Ｃ↓［１－４］的烷基；Ｒ↓［３］选自Ｃ↓［２－６］的烷基。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何勇，吴雅，聂俊，
申请(专利权)人：北京化工大学，日立化成工業株式会社，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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