纳米氧化锆-pmma复合材料及其制备方法_2

文档序号:8244371阅读:来源:国知局
[0023] 所述改性纳米氧化锆制备的步骤中,还可以丙酮、异丙醇代替无水乙醇作为溶剂。
[0024] 所述的硅烷偶联剂与纳米氧化锆粒子以化学键结合,改变纳米粒子的极性,使之 能够与MMA单体相容,并且娃烧偶联剂剩余的双键可以与MMA单体聚合,在无机纳米粒子和 有机聚合物之间形成化学桥键。
[0025] 作为优选,各原料还可以包括有(以质量份计):改性纳米氧化锆6-11份、MMA 34-48 份。
[0026] 所述的纳米氧化错-PMMA复合材料,其作为原料,制备耐高温塑料、耐高温橡胶、 耐高温静电粘合剂产品的应用。
[0027] 一种制备上述纳米氧化锆-PMMA复合材料的方法,各组分以质量份计,其包括以 下步骤:
[0028] (1)、纳米氧化锆表面改性
[0029] a、向反应器中加入5-14份纳米氧化错粒子、180-450份无水乙醇、2-4份娃烧偶联 剂,搅拌均匀,并在40-60°C下磁力搅拌12小时;
[0030] b、反应结束后,过滤,以无水乙醇洗涤,干燥,得硅烷偶联剂改性纳米氧化锆产品 粉末;
[0031] (2)、MM在纳米氧化锆表面接枝
[0032] c、向反应器中加入3-15份改性纳米氧化锆、28-54份MM单体、12-18份丙酮,搅 拌均匀,并升温至68°C ;
[0033] d、加入0. 3-0. 7份引发剂,搅拌保温1小时;
[0034] e、升温至72°C再保温反应6小时;
[0035] f、以丙酮洗涤产物后干燥,得纳米氧化锆-PMM复合材料。
[0036] 其中,所述的引发MM聚合的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
[0037] 本发明通过在纳米氧化锆粒子表面接枝PMMA而制得的复合材料,一方面可以利 用聚合物分子链之间的排斥作用有效防止纳米粒子团聚,另一方面聚合物材料可以为纳 米粒子提供基体,从而改善PMM聚合物的耐热性能和力学性能,增强了材料的综合理化性 能,复合材料可广泛应用于塑料、橡胶、粘合剂等领域。
[0038] 下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0039] 下列各实施例中所涉及的原料组分,均以质量份计。
[0040] 实施例1 :
[0041] 本发明实施例提供的纳米氧化锆-PMMA复合材料,其由MMA、改性纳米氧化锆经 原位聚合制得;所述的改性纳米氧化锆为偶联剂表面改性纳米氧化锆,其原料组分包括有: 改性纳米氧化锆3-15份、MMA28-54份,PMMA在改性纳米氧化锆表面的接枝率为不低于 19%〇
[0042] 其中,所述改性纳米氧化锆的制备步骤如下:
[0043] 1)、在反应器中加入5-14份纳米氧化锆粒子、180-450份无水乙醇、2-4份硅烷偶 联剂,搅拌均匀,并在40-60°C下磁力搅拌12小时。
[0044] 2)、反应结束后,过滤,以无水乙醇洗涤,干燥,得硅烷偶联剂改性纳米氧化锆产品 粉末。
[0045] 所述的纳米氧化错-PMMA复合材料,其作为原料,制备耐高温塑料、耐高温橡胶、 耐高温静电粘合剂产品的应用。
[0046] -种制备上述纳米氧化错-PMMA复合材料的方法,包括以下步骤:
[0047] (1)、纳米氧化锆表面改性
[0048] a、向反应器中加入5-14份纳米氧化错粒子、180-450份无水乙醇、2-4份偶联剂, 搅拌均匀,并在40-60°C下磁力搅拌12小时;
[0049] b、反应结束后,过滤,以无水乙醇洗涤,干燥,得硅烷偶联剂改性纳米氧化锆产品 粉末;
[0050] (2)、MMA在纳米氧化锆表面接枝
[0051] c、向反应器中加入3-15份改性纳米氧化锆、28-54份MM单体、12-18份丙酮,搅 拌均匀,并升温至68°C ;
[0052] d、加入0. 3-0. 7份引发剂,搅拌保温1小时;
[0053] e、升温至72°C再保温反应6小时;
[0054] f、以丙酮洗涤产物后干燥,得纳米氧化锆-PMMA复合材料。
[0055] 其中,所述的引发MM聚合的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
[0056] 其中,所述的硅烷偶联剂可采用KH550, KH560, KH570, KH792, DL602, DL171中之 〇
[0057] 其他实施例中,所述的偶联剂也可以采用其他类型的,其在分子中同时具有能和 无机质材料(如玻璃、娃砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等) 化学结合的反应基团,用于表面处理,如锆类偶联剂、配位体型钛酸酯偶联剂等。
[0058] 本实施例中,PMM在改性纳米氧化锆表面的接枝率为不低于19%。
[0059] 本发明提供的复合材料是采用原位聚合法来制备,过程高效、稳定、易于产业化。 原位聚合,顾名思义,就是把反应单体填充到纳米层状物的层间,让其在层间发生聚合反应 原位聚合法原理:原位聚合是一种把反应性单体(或其可溶性预聚体)与催化剂全部加入 分散相(或连续相)中,芯材物质为分散相。由于单体(或预聚体)在单一相中是可溶的, 而其聚合物在整个体系中是不可溶的,所以聚合反应在分散相芯材上发生。反应开始,单体 预聚,预聚体聚合,当预聚体聚合尺寸逐步增大后,沉积在芯材物质的表面。聚合物和无机 材料以分子水平复合,将能够使各自的优势得到最充分的体现,用这种技术生产出来的材 料的阻隔性、机械性能更强,重量更轻。
[0060] 实施例2 :
[0061] 本发明提供的纳米氧化锆-PMM复合材料及其制备方法,基本上与实施例1相同, 其不同之处在于:
[0062] 其原料组分包括:改性纳米氧化锆3份、MMA 28份;PMMA在改性纳米氧化锆表面 的接枝率为20%。
[0063] 所述纳米氧化锆-PMMA复合材料及其制备方法,包括如下步骤:
[0064] (1)、纳米氧化锆表面改性
[0065] a、向反应器中加入5份纳米氧化锆粒子、180份无水乙醇、2份硅烷偶联剂,具体采 用KH550,搅拌均匀,并在40°C下磁力搅拌12小时;
[0066] b、反应结束后,过滤,以无水乙醇洗涤,干燥,得硅烷偶联剂改性纳米氧化锆产品 粉末;
[0067] (2)、MM在纳米氧化锆表面接枝
[0068] c、向反应器中加入3份改性纳米氧化锆、28份MM单体、12份丙酮,搅拌均匀,并 升温至68°C ;
[0069] d、加入0. 3份引发剂过硫酸铵,搅拌保温1小时;
[0070] e、升温至72°C再保温反应6小时;
[0071] f、以丙酮洗涤产物后干燥,得纳米氧化锆-PMMA复合材料。
[0072] 引发MM聚合的引发剂为过硫酸铵。
[0073] 实施例3 :
[0074] 本发明提供的纳米氧化锆-PMMA复合材料及其制备方法,基本上与实施例1、2均 基本相同,其不同之处在于:
[0075] 其原料组分包括:改性纳米氧化锆6份、MMA 34份;PMMA在改性纳米氧化锆表面 的接枝率为27. 1%。
[0076] (1)、纳米氧化锆表面改性
[0077] a、向反应器中加入7份纳米氧化锆粒子、220份无水乙醇、3份硅烷偶联剂KH560, 搅拌均匀,并在46°C下磁力搅拌12小时;
[0078] b、反应结束后,过滤,以无水乙醇洗涤,干燥,得硅烷偶联剂改性纳米氧化锆产品 粉末;
[0079] (2)、MM在纳米氧化锆表面接枝
[0080] C、向反应器中加入6份改性纳米氧化锆、34份MM单体、14份丙酮,搅拌均匀,并 升温至68°C ;
[0081] d、加入0. 4份引发剂过硫酸铵,搅拌保温1小
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