，图a中未处理纳米粒子形成团聚体，粒径约50nm;图b中偶联剂处理后的纳米氮化硅粒子，粒径与图a比较，变化不大，但分散性有所改善；纳米氮化硅粒子经ATRP反应后，从图c、d中可明显看到纳米粒子表面包覆了一层聚合物。
[0027]图3是本发明中未处理氮化硅(a)、氮化硅-NH2 (b)、氮化硅-Br (C)和PMMA/氮化硅复合粒子(d)的热重图。由图可知，曲线a的热失重率为16.7%，即为活性氮化硅粒子表面所吸附的水和有机物等；曲线b和c热失重率分别为26.3%和28.0%，说明ATRP引发剂成功固定在了纳米氮化娃粒子表面；曲线d的失重率为77.1%，与曲线a相比，表明纳米氮化硅粒子表面聚合物的接枝量约为60.4 %。此外，从曲线d中，我们可以看出复合粒子在4001以后，仍然残留32.9%的重量，并在700°C之后也未出现分解，因此，可以得出该复合粒子具有良好的耐热阻燃性能。
[0028]图4是本发明中未处理氮化硅(a)和PMMA/氮化硅复合粒子(b)在油水混合物中的分散性，其中下层为水，上层为甲基丙烯酸甲酯单体。由图可知，接枝疏水性聚合物后纳米氮化硅粒子在油水混合物中的分散性发生了很大变化。接枝前的纳米氮化硅粒子由于表面含有的羟基而呈现亲水性。当接枝疏水聚合物PMMA后，纳米粒子具有亲油性。因此，纳米氮化硅粒子由未处理之前的亲水疏油性变成了接枝聚合物后的亲油性。
[0029]实施例2
[0030]称取I份纳米氮化硅并高速剪切分散于150份乙酸乙酯中，然后加入0.5份硅烷偶联剂KH550，75°C下搅拌反应3.5h后得到氨基化处理的纳米氮化硅(氮化硅-NH2)；取0.3份上述得到的氮化硅-NH2分散于10份氯仿中，高速剪切分散，后加入1.5份三乙胺、0.9份引发剂，搅拌反应24h后得到表面固定引发剂的纳米氮化硅粒子(氮化硅-引发剂)；取0.1份氮化硅-引发剂和5份单体甲基丙烯酸甲酯超声分散均匀后，置于油浴锅，反复抽真空，充氮气，在氮气保护下将21.6mg CuBr (0.15mmol)、52.0mg五甲基二乙稀三胺(0.30mmol)和5份N，N- 二甲基甲酰胺加入上述反应器中，升温75°C，搅拌反应5h后得到聚甲基丙烯酸甲酯-氮化硅纳米复合粒子。
[0031]实施例3
[0032]称取I份纳米氮化硅并高速剪切分散于150份乙酸乙酯中，然后加入0.5份硅烷偶联剂KH550，75°C下搅拌反应3.5h后得到氨基化处理的纳米氮化硅(氮化硅-NH2)；取0.3份上述得到的氮化硅-NH2分散于10份氯仿中，高速剪切分散，后加入1.5份三乙胺、0.9份引发剂，搅拌反应12h后得到表面固定引发剂的纳米氮化硅粒子(氮化硅-引发剂)；取0.1份氮化硅-引发剂和3份单体甲基丙烯酸甲酯超声分散均匀后，置于油浴锅，反复抽真空，充氮气，在氮气保护下将21.6mg CuBr (0.15mmol)、52.0mg五甲基二乙稀三胺(0.30mmol)和3份N，N- 二甲基甲酰胺加入上述反应器中，升温80°C，搅拌反应3h后得到聚甲基丙烯酸甲酯-氮化硅纳米复合粒子。
【主权项】
1.一种具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子，其特征在于，通过以下步骤制备: 第一步、将纳米氮化硅高速剪切分散于乙酸乙酯中，然后加入硅烷偶联剂，60-80°C下搅拌反应后得到氮化硅-NH2; 第二步、将氮化硅-NH2分散于氯仿中，高速剪切分散后加入三乙胺和引发剂α -溴代异丁酰溴，搅拌反应，反应结束后离心、洗涤、干燥，得到氮化硅-引发剂； 第三步、在N2保护下，将氮化硅-引发剂、单体甲基丙烯酸甲酯、催化剂CuBr、配体五甲基二乙烯三胺、溶剂N，N-二甲基甲酰胺置于容器中，升温，搅拌反应一定时间后得到聚甲基丙烯酸甲酯-氮化硅纳米复合粒子。2.如权利要求1所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子，其特征在于，第一步中，纳米氮化硅与硅烷偶联剂的质量比为2:1，硅烷偶联剂采用KH550，搅拌反应时间不少于3h。3.如权利要求1所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子，其特征在于，第二步中，氮化硅-NH2、引发剂和三乙胺的质量比为1:3:5，搅拌反应时间为12-24h。4.如权利要求1所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子，其特征在于，第三步中，氮化硅-引发剂与单体的质量比为1:10-50 ;引发剂、催化剂、配体的摩尔比为η弓丨发剂:η催Ml」:1:2，单体和溶剂的质量比为1:1 ;反应温度为60-80°C，反应时间为3-12h。5.一种具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、将纳米氮化硅高速剪切分散于乙酸乙酯中，然后加入硅烷偶联剂，60-80°C下搅拌反应后得到氮化硅-NH2; 第二步、将氮化硅-NH2分散于氯仿中，高速剪切分散后加入三乙胺和引发剂α -溴代异丁酰溴，搅拌反应，反应结束后离心、洗涤、干燥，得到氮化硅-引发剂； 第三步、在N2保护下，将氮化硅-引发剂、单体甲基丙烯酸甲酯、催化剂CuBr、配体五甲基二乙烯三胺、溶剂N，N-二甲基甲酰胺置于容器中，升温，搅拌反应一定时间后得到聚甲基丙烯酸甲酯-氮化硅纳米复合粒子。6.如权利要求5所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子的制备方法，其特征在于，第一步中，纳米氮化硅与硅烷偶联剂的质量比为2:1，硅烷偶联剂采用KH550，搅拌反应时间不少于3h。7.如权利要求5所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子的制备方法，其特征在于，第二步中，氮化硅-NH2、引发剂和三乙胺的质量比为1:3:5，搅拌反应时间为12-24h。8.如权利要求5所述的具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子的制备方法，其特征在于，第三步中，氮化硅-引发剂与单体的质量比为1:10-50 ;引发剂、催化剂、配体的摩尔比为n引发剂:η催化剂:η配体=1:1:2，单体和?谷剂的质星比为1:1 ;反应温度为60_80 C，反应时间为3-12ho
【专利摘要】本发明公开了一种具有疏水性和耐热阻燃性复合粒子及其制备方法，复合粒子的制备工艺为：将干燥的氮化硅纳米粒子经硅烷偶联剂表面修饰后得到表面带有氨基官能团的氮化硅粒子；将氨基化的氮化硅进行溴化处理，得到表面含有ATRP引发剂的纳米氮化硅；以溴化的氮化硅为ATRP引发剂，经ATRP反应制备出具有疏水性和耐热阻燃性的复合粒子。本发明制备的纳米氮化硅复合粒子，既具有氮化硅耐热、耐磨阻燃、耐腐蚀和高强度的优点，表面接枝的疏水性聚合物又可大大提高氮化硅纳米粒子在聚合物基质中的分散性，因此可作为许多基体材料的添加剂以改善其性能，尤其适用于发射药的纳米缓释添加剂。
【IPC分类】C08K9/06, C08F2/44, C08K3/34, C08F4/16, C08F120/14, C08K9/04
【公开号】CN104961849
【申请号】CN201510410020
【发明人】肖正刚, 孙娜, 孟祥军
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月13日