复合材料以及分散剂的制备方法技术

由细纳米氧化物颗粒、分散剂和透明树脂材料组成复合材料。该分散剂包括具有酸性结合基团的乙烯基单体的聚合物。当φ是由该细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸（ｎｍ）除以ｎｍ而定义的无量纲数时，该聚合物具有为３～８×φ的整数的聚合度，条件是该整数是省略小数部分而得到的数值。通过在多胺的存在下或者在含水稀分散溶液中聚合具有酸性结合基团的乙烯基单体而得到包含聚合物的分散剂的步骤和混合该分散剂、细纳米氧化物颗粒和透明树脂材料的步骤而制备该复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含分散剂、细纳米氧化物颗粒和透明树脂材料的复 合材料，以及该复合材料和用于该细纳米氧化物颗粒的该分散剂的制 备方法。具体地，本专利技术涉及在赋予所需光学特性的同时抑制该细纳 米氧化物颗粒附聚的光学复合材料，和抑制该细纳米氧化物颗粒附聚 的高强度复合材料。
技术介绍
无定形热塑性树脂例如苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂和聚碳酸酯 树脂以及固化性树脂例如不饱和聚酯树脂和邻苯二甲酸二烯丙酯树脂对于可见光区中波长的光具有良好的透明性。与无机玻璃材料相比， 这些树脂材料是具有低比重和在机械特性例如低温成型性、规模生产 性、韧性、柔性以及抗冲击性方面均衡的优异特性的通用透明树脂材 料。但是，这些透明树脂材料的折射率由它们的成分所决定，因此， 这些透明树脂材料和常规的光学玻璃材料相比，具有狭窄的光学特性 的控制范围。作为用于增加透明树脂材料的折射率的一种手段，曾尝试将作为有利于增加介电常数的组分的具有大原子序数的元素例如溴 或硫掺混到树脂材料中，但存在着折射率的可变范围仍然窄的问题。为了弥补有机聚合材料的这样的问题，曾尝试将无机金属氧化物、 无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中以利用它们的高折射 率。例如，日本公开专利申请(JP-A)平1-306477公开了用于光学材 料的硬涂覆剂，其包含氧化物溶胶例如氧化锑溶胶和硅氧烷作为基体 组分。在这种情形下，硅烷偶联剂或者硅氧烷促进胶体的分散。但是， 为了将这种涂覆剂施涂到块状材料例如透镜上，降低树脂基体中细氧化物颗粒的颗粒尺寸以及改善细氧化物颗粒的分散性成为有待解决的 大问题。为了提高基体中氧化物细颗粒的分散性，已对将硅氧烷以外的分 散剂或者具有分散功能的官能团引入基体中进行了研究。JP-A平5-25320公开了包含热固性树脂例如丙烯酸类树脂或不饱 和聚酯树脂、细粉末状氧化钛等无机填料以及由具有末端芳基的磷酸 酯化合物组成的分散剂的固化性组合物。JP-A 2002-55225公开了活 性能量聚合性树脂层作为光学滤光器的硬涂覆表面层，其含有用具有 活性能量固化性基团以及酸性基团例如磷酸基、磺酸基或羧基的有机 化合物处理的无机颗粒。JP-A(特表)2004-524396公开了复合组合 物作为电学或者光学器件，其包括无机颗粒和侧链含有氧硅烷基团、 膦酸酯基、硫醚基、氨基或者磺酸酯基的聚合物。JP-A 2002-105325 公开了通过在具有与作为细颗粒配体的自由基聚合性氧化膦共聚的聚 合物链的树脂基体中分散超细半导体颗粒而制备的组合物。JP-A 2002-20678公开了用于涂覆膜的细金属氧化物颗粒的分散方法，其中 将吸附性链段赋予聚合物主链。在这些分散方法中，虽然无机细颗粒 的表面和官能团例如磷酸基、氧化膦或者羧基之间的相互作用得以确 保，但产生生成的结合强度仍弱的问题。因此，特别地，对于颗粒尺 寸等于或小于10nm的颗粒，尚未得到令人满意的分散性能，以致得到 的分散相的使用被限制于薄涂覆膜。在要求热成型性的情形下，要求 细纳米氧化物颗粒的分散性不被热塑性基体的流动破坏，这使得细氧 化物颗粒的表面处理技术更加困难。除了透明光学材料外，在要求通过分散细氧化物颗粒来增加它们 的强度的树脂材料；基于细金属氧化物颗粒的光学特性用于辐射、紫 外线、可见光、红外线等的屏蔽材料；基于细颗粒中的等离激元 (plasmon )的非线性材料等中，也涉及到细纳米氧化物颗粒的低分散 性问题。如上所述，已经需要细氧化物颗粒，尤其是那些納米尺寸的细氧 化物颗粒的分散技术。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的主要目的是提供含有均匀分散在有机基 体中的细纳米氧化物颗粒并具有降低的颗粒间附聚程度的复合材料。本专利技术的另 一 目的是提供该复合材料的制备方法以及用于该细纳 米氧化物颗粒的分散剂的制备方法。根据本专利技术的一个方面，提供复合材料，其包含 细纳米氧化物颗津立；分散剂；和透明树脂材料，其中该分散剂包含具有酸性结合基团(binding acidic group) 的乙烯基单体的聚合物，和其中当(p是由该细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸(nm)除以nm 而定义的无量纲数时，该聚合物具有3~8x<p的整数的聚合度，条件是该整数是省略d 、数部分而得到的数值。具有酸性结合基团的乙烯基单体可优选是下式(1 )表示的基于磷 酸基的丙烯酸类单体其中Ri为氢原子或甲基；R2为烷基、卣素原子或氢原子；n为等于或大于1的整数。根据本专利技术的另一方面，提供复合材料的第一制备方法，包括 通过在含水稀分散溶液中聚合具有酸性结合基团的乙烯基单体而得到包含聚合物的分散剂的步骤；和混合该分散剂、细纳米氧化物颗粒和透明树脂材料的步骤。 根据本专利技术的另一方面，提供复合材料的第二制备方法，包括 通过在多胺的存在下聚合具有酸性结合基团的乙烯基单体而得到7包含聚合物的分散剂的步骤；和混合该分散剂、细纳米氧化物颗粒和透明树脂材料的步骤。 根据本专利技术的另一方面，提供包含具有酸性结合基团的乙烯基单体的聚合物的用于细纳米氧化物颗粒的分散剂的第 一制备方法；该制备方法包括在含水稀分散溶液中聚合具有酸性结合基团的乙烯基单体的步根据本专利技术的又一方面，提供包含具有酸性结合基团的乙烯基单 体的聚合物的用于细纳米氧化物颗粒的分散剂的第二制备方法；该制 备方法包括在多胺的存在下聚合具有酸性结合基团的乙烯基单体的步骤。在本专利技术中，将从具有酸性结合基团的乙烯基单体得到的聚合物 用作分散剂并且该聚合物的聚合度是3 8x(p的整数，其中(p是由细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸(nm)除以nm而定义的无量纲数，条 件是该整数是省略小数部分而得到的数值，以致该分散剂具有适合于 待分散的细纳米氧化物颗粒的尺寸(聚合度)。结果，显著改善对于 细纳米氧化物颗粒表面的结合力，从而抑制分散的细纳米氧化物颗粒 间的附聚。因此，能够在有机聚合材料中以高浓度均匀地分散细纳米 氧化物颗粒，以致能够得到具有所需光学特性和高透明性的光学材料。 另外，也能够通过使用具有高分散性的细纳米氧化物颗粒来制备具有 高强度的机械复合材料。另外，根据本专利技术的分散剂的制备方法，通 过在含水稀分散溶液中或者在多胺的存在下聚合具有酸性结合基团的 乙烯基单体，能够高效地制备具有适合于细纳米氧化物颗粒的聚合度的聚合物。在考虑以下结合附图的本专利技术的优选实施方案的说明时本专利技术的 这些和其它目的、特点以及优点将变得更加明了。附图说明图1为用于说明根据本专利技术的复合材料中用分散剂改性细纳米氧化物颗粒的状态的示意图。图2为用于说明由本专利技术的复合材料成型的透镜的示意图。 具体实施例方式根据本专利技术的复合材料的特征在于该复合材料含有细纳米氧化 物颗粒、分散剂和透明树脂材料；该分散剂包含具有酸性结合基团的 乙烯基单体的聚合物，和当cp是由细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸 (nffl)除以nm而定义的无量纲数时，该聚合物具有为3 ~ 8 x ^的整 数的聚合度，条件是该整数是省略小数部分而得到的数值。该分散剂是用于分散细纳米氧化物颗粒的组分并且是从具有酸性 结合基团的乙烯基单体得到的聚合物。该聚合物的聚合度具有为3的 下限和小于或等于8x(p的整数的上限(条件是该整数是省略小数部 分而得到的数值)。该聚合物的聚合度可优选为3-6x(本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合材料，包含：　细纳米氧化物颗粒；　分散剂；和　透明树脂材料，　其中该分散剂包含具有酸性结合基团的乙烯基单体的聚合物，并且　其中当是由该细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸（ｎｍ）除以ｎｍ而定义的无量纲数时，该聚合 物具有为的整数的聚合度，条件是该整数是省略小数部分而得到的数值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-8-31 236721/20061. 复合材料，包含细纳米氧化物颗粒；分散剂；和透明树脂材料，其中该分散剂包含具有酸性结合基团的乙烯基单体的聚合物，并且其中当是由该细纳米氧化物颗粒的平均颗粒尺寸(nm)除以nm而定义的无量纲数时，该聚合物具有为的整数的聚合度，条件是该整数是省略小数部分而得到的数值。2. 根据权利要求1所述的材料，其中该分散剂和该细纳米氧化 物颗粒具有1/99 ~ 80/20的重量比，并且该细纳米氧化物颗粒和该透 明树脂材料具有0. 6/99 ~ 80/20的重量比。3. 根据权利要求1或2所述的材料，其中具有酸性结合基团的 乙烯基单体为具有酸性结合基团的丙烯酸类单体。4. 根据权利要求l-3.中任一项所述的材料，其中乙烯基单体的 酸性结合基团选自羧基、磺酸基和磷酸基。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的材料，其中具有酸性结合 基团的乙烯基单体为下式(1)表示的基于磷酸基的丙烯酸类单体其中，Rt为氢原子或曱基；Rs为烷基、离素原子或氢原子；n为等 于或大于1的整数。6.根据权利要求1-5中任一项所述的材料，其中该细纳米氧化 o=plo2物颗粒通过水热合成得到。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的材料，其中该细纳米氧化 物颗粒具有0. 5nm~ 30nm的平均颗粒尺寸。8. 根据权利要求l-7中任一项所述的材料，其中该纳米氧化物 细颗粒为选自氧化铝、氧化钛、氧化铌、氧化锡、氧化铟、氧化锆、 氧化镧、氧化镉、氧化铪、氧化铒、氧化钕、氧化铈、氧化镝及这些 氧化物的混合氧化物中的氧化物的颗粒。9. 透镜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖依，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]