甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵在分散二氧化硅中的应用及其复合材料和制备方法与流程

文档序号:12054604阅读:来源:国知局

技术特征:

1.甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料,其特征在于:长链阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵带有正电荷,基于长链阳离子单体所带的正电荷与纳米SiO2在水中电离产生的负电荷之间的静电吸附作用和阳离子单体的己基烷基长链对SiO2表面的缠绕、包裹效应,带有正电荷的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(MEHDAB)作为阳离子单体与甲基丙烯酸甲酯进行共聚,使得聚合物基体带有正电荷,并在聚合的同时原位加入纳米SiO2,使得纳米二氧化硅在聚合物基体中的均匀分散并增强纳米二氧化硅与聚合物基体的界面结合力;甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料,通过阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵与甲基丙烯酸甲酯共聚的方式,向聚合物基体中引入正电荷和烷基侧链,两种单体通过悬浮聚合的方式进行共聚,所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵组成油相,甲基丙烯酸甲酯单体的用量为油相质量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵的用量为油相质量的5—8wt%,纳米二氧化硅的用量为油相质量的7—9wt%,纳米二氧化硅与共聚产物实现原位复合,然后将产物热压成型;按照下述步骤进行:

步骤1,以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵为共聚单体,通过悬浮聚合制得,在悬浮聚合体系中,所述油相由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵两种单体组成,甲基丙烯酸甲酯单体的用量为油相质量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵的用量为油相质量的5—8wt%;所述水相由水和分散剂组成,其中分散剂的用量为两种单体质量和的2.5—3wt%;

步骤2,在水相中添加油相质量7—9wt%的纳米二氧化硅,超声分散后再加入甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(即油相质量2.5—4%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵),继续超声分散得到悬浮液;油相中添加甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(即油相质量的2.5—4wt%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵),将该悬浮液和油相加入反应器中,搅拌,通入惰性气体以保持整个反应体系在反应过程中处于惰性气体气氛中,升温至引发剂的引发温度后,加入引发剂以引发聚合,得到甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅共聚物(P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2),所述引发剂的用量为两种单体质量和的1-1.5wt%;

步骤3,将步骤2制备的共聚物进行过滤和洗涤,烘干后得到共聚物粉末,记为P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2

2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料,其特征在于:所述分散剂为碱式碳酸镁、羟基磷酸钙(HAP)、羟乙基纤维素(HEC)或者磷酸三钙中的一种,优选羟乙基纤维素(HEC);所述水相与油相的体积比为3-5,优选为4;所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、过氧化苯甲酰(BPO)或者过氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(EHP)中的一种,优选过氧化苯甲酰(BPO);所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气中的一种,优选氮气。

3.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料,其特征在于:所述纳米二氧化硅的粒径为20—30nm,用量为油相质量的7.5—8wt%;悬浮聚合体系中水相和油相的体积比为1—5。

4.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料,其特征在于:在加热至引发剂的引发温度72-78℃后,根据反应物的多少选择聚合反应所需的时间,以保证两种单体在共聚时实现较高的转化率,反应时间为5-10小时。

5.制备甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料的方法,其特征在于:按照下述步骤进行:

步骤1,以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵为共聚单体,通过悬浮聚合制得,在悬浮聚合体系中,所述油相由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵两种单体组成,甲基丙烯酸甲酯单体的用量为油相质量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵的用量为油相质量的5—8wt%;所述水相由水和分散剂组成,其中分散剂的用量为两种单体质量和的2.5—3wt%;

步骤2,在水相中添加油相质量7—9wt%的纳米二氧化硅,超声分散后再加入甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(即油相质量2.5—4%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵),继续超声分散得到悬浮液;油相中添加甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(即油相质量的2.5—4wt%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵),将该悬浮液和油相加入反应器中,搅拌,通入惰性气体以保持整个反应体系在反应过程中处于惰性气体气氛中,升温至引发剂的引发温度后,加入引发剂以引发聚合,得到甲基 丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅共聚物(P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2),所述引发剂的用量为两种单体质量和的1-1.5wt%;

步骤3,将步骤2制备的共聚物进行过滤和洗涤,烘干后得到共聚物粉末,记为P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2

6.根据权利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述分散剂为碱式碳酸镁、羟基磷酸钙(HAP)、羟乙基纤维素(HEC)或者磷酸三钙中的一种,优选羟乙基纤维素(HEC);所述水相与油相的体积比为3-5,优选为4;所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、过氧化苯甲酰(BPO)或者过氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(EHP)中的一种,优选过氧化苯甲酰(BPO);所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气中的一种,优选氮气。

7.根据权利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述纳米二氧化硅的粒径为20—30nm,用量为油相质量的7.5—8wt%;悬浮聚合体系中水相和油相的体积比为1—5。

8.根据权利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料的制备方法,其特征在于:在加热至引发剂的引发温度72-78℃后,根据反应物的多少选择聚合反应所需的时间,以保证两种单体在共聚时实现较高的转化率,反应时间为5-10小时。

9.如权利要求1至4任一所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料的使用方法,其特征在于:将所述步骤4得到的共聚物粉末用热压成型机热压成型,热压条件是:压力5-15MPa,温度170-230℃,时间10-30min;优选为:压力10MPa,温度200℃,时间15min。

10.甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵在分散二氧化硅中的应用,其特征在于:长链阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵表面带有正电荷,基于长链阳离子单体所带的正电荷与纳米二氧化硅在水中电离产生的负电荷间的静电吸附作用和阳离子单体中己基烷基长链对二氧化硅表面的缠绕、包裹效应,使得表面活性单体中原位加入纳米二氧化硅,带有正电荷的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化铵(MEHDAB)作为阳离子单体与甲基丙烯酸甲酯进行共聚,使得聚合物基体带有正电荷,使得纳米二氧化硅在聚合物基体中的均匀分散并增强纳米二氧化硅与聚合物基体的界面结合力。

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