專利名稱：納米SiO₂/PMMA的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米Si02/PMMA的合成方法。特別是涉及一種通過乳液 聚合制備以納米Si02為核，MMA為殼層單體的納米Si(VPMMA的合成方法。
背景技術(shù)：
隨著無機(jī)粒子微細(xì)化技術(shù)和粒子表面處理技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來 納米級(jí)無機(jī)粒子的出現(xiàn)，塑料的增韌改性徹底沖破了以往在塑料中加入橡 膠類彈性體的做法，而彈性體韌性往往是以犧牲材料的寶貴剛性、尺寸的 穩(wěn)定性、耐熱性為代價(jià)的。
納米粒子凝聚力強(qiáng)、易團(tuán)聚，在納米無機(jī)顆粒的表面接枝上聚合物被 認(rèn)為是改變納米無機(jī)顆粒與聚合物基體之間粘結(jié)性能、防止其團(tuán)聚的最有 效的方法之一。
從復(fù)合材料的觀點(diǎn)出發(fā)，若粒子剛硬且與基體樹脂結(jié)合良好，剛性粒 子也能承受拉伸應(yīng)力，起到增強(qiáng)增韌作用。采用納米剛性粒子填充聚甲基 丙烯酸甲酯，不僅會(huì)使材料韌性，強(qiáng)度方面得到提高，而且其性能價(jià)格比 也將是其它材料不能比擬的。另外由于某些工程塑料價(jià)格較高，人們希望 盡量利用加工及生產(chǎn)過程中的二次料，但熱塑性樹脂經(jīng)二次加工后各種性 能均會(huì)有不同程度的下降，利用剛性納米粒子對(duì)廢料進(jìn)行一定的改性后可 有效提高熱塑性工程塑料的廢料利用率，還可降低成本，從而緩解資源短 缺以及環(huán)境污染等問題。
PP在室溫及低溫下的韌性較差，PE具有良好的韌性和彈性。PE的加 入可以改善PP的韌性，但強(qiáng)力降低；無機(jī)剛性粒子的加入可提高納米Si02 的拉伸強(qiáng)度，但納米Si02分散性差，需要選擇一種合適的方法對(duì)其進(jìn)行表 面改性。
乳液聚合有獨(dú)特的機(jī)理并且有很多優(yōu)點(diǎn)(1)以水為分散介質(zhì)，價(jià)格 便宜而且操作安全。乳液的粘度與聚合物分子量及聚合物含量無關(guān)，這有 利于攪拌等操作。(2)聚合速率快，同時(shí)產(chǎn)物分子量高，可以在較低的溫
4度下聚合。(3)直接應(yīng)用膠乳的場合，更宜采用乳液聚合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種采用乳液聚合法制備納米
Si(VP醒A復(fù)合材料的納米Si(VP麗A的合成方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種納米Si02/PMMA的合成方法，包括有
如下階段第一階段合成P薩A;第二階段以無機(jī)Si02顆粒為反應(yīng)器， 并對(duì)其進(jìn)行處理；第三階段使用第一步和第二步的結(jié)果制備納米
Si02/PMMA。
所述的合成PMMA包括發(fā)下步驟
第一步對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理稱取10g NaOH固體，加入200 ml蒸餾 水，用玻璃棒不斷攪拌，使其充分溶解，配制出5y。的NaOH水溶液；用量筒 量取50ml甲基丙烯酸甲酯，倒入分液漏斗中，然后用配制好的5%的NaOH 水溶液去除甲基丙烯酸甲酯中的阻聚劑，清洗三遍后再用蒸餾水洗滌兩遍；
第二步分別稱取乳化劑十二烷基磺酸鈉0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0.2 0.4g，蒸餾水100mL， 一起加入到四口瓶中，在70 75t:下攪拌，充分乳 化20min;
第三步將清洗過的單體MMA50mL，用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，在 30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，乳液發(fā)微藍(lán)光，反應(yīng)完畢， 得聚甲基丙烯酸甲酯乳液；
第四步在聚甲基丙烯酸甲酯乳液中加入O. 1 gNaCl，加入的同時(shí)不停 的攪拌，使聚甲基丙烯酸甲酯從乳液中析出；
第五步將析出的聚甲基丙烯酸甲酯倒入表面皿中，放入烘箱中，在 8(TC下烘干5h即得白色粉末。
所述的對(duì)無機(jī)Si02顆粒反應(yīng)器進(jìn)行處理包括如下步驟
第一步將無機(jī)的Si02顆粒首先在甲基丙烯酸甲酯單體和引發(fā)劑中浸
泡兩天；
第二步把浸泡后的無機(jī)Si02顆粒放到與甲基丙烯酸甲酯不溶的溶劑 水中，調(diào)節(jié)至完成聚合；
所述的制備納米Si02/PMMA包括如下步驟第一步安裝攪拌裝置，將水浴調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需溫度70 75'C;
第二步分別稱取乳化劑0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 2 0. 4g， NaHC03 lg，
在第二階段中用MMA單體浸泡兩天后的納米Si022. 5g，蒸餾水100mL —起
加入到四口瓶中，充分乳化20min;
第三步用5%的NaOH水溶液清洗第二步所得到的單體；
第五步:將第三步清洗過的單體50mL用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，
在30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，即得到所需的乳液，乳液
發(fā)微藍(lán)光；
第六步在第五步所得到的乳液中加入O. lgNaCl，加入的同時(shí)要不停 的攪拌，則納米Si02/PMMA復(fù)合物就從乳液中析出；
第七步將析出的復(fù)合物倒入表面皿中，放入烘箱中，在8(TC下烘干 5h即得Si(VPMMA的白色粉末。
本發(fā)明的納米Si(VPMMA的合成方法，通過乳液聚合制備以納米Si02 為核，薩A為殼層單體的復(fù)合物，使單體貫穿在微孔之中，并研究乳液聚合 的規(guī)律及其在PP中的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖
詳細(xì)說明本發(fā)明的納米Si(VP麗A的合成方法。 本發(fā)明的納米Si02/PMMA的合成方法，包括有如下階段
第一階段合成PMMA;
第二階段以無機(jī)Si02顆粒為反應(yīng)器，并對(duì)其進(jìn)行處理；
第三階段使用第一步和第二步的結(jié)果制備納米Si02/PMMA。
下面分別說明每一階段的具體歩驟 1、所述的合成P固A:
合成P麗A的主要原料是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體、十二烷基 磺酸鈉為乳化劑、過硫酸銨[(NH4)2SA]為引發(fā)劑、水為分散介質(zhì)。
十二垸基磺酸鈉作乳化劑，其分子中的疏水基團(tuán)(烷基)與單體MMA 發(fā)生作用，磺酸鈉是親水基團(tuán)與水親和。因此，在聚合物顆粒表面上吸附 上一層乳化劑分子，在每一個(gè)小顆粒上都帶上一層同號(hào)電荷，因而使每個(gè) 小顆粒能穩(wěn)定地分散并懸浮在介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的乳液。
6引發(fā)劑過硫酸銨是乳液聚合配方中的重要組成部分。對(duì)于正常的乳液 聚合過程來說，要求引發(fā)劑溶于水相，引發(fā)活性反應(yīng)中心，使整個(gè)聚合過 程按照鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等進(jìn)行。
包括發(fā)下步驟
第一步對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理稱取10g NaOH固體，加入200 ml蒸餾 水，用玻璃棒不斷攪拌，使其充分溶解，配制出5y。的Na0H水溶液；用量筒 量取50ml甲基丙烯酸甲酯，倒入分液漏斗中，然后用配制好的5。/。的NaOH 水溶液去除甲基丙烯酸甲酯中的阻聚劑，清洗三遍后再用蒸餾水洗滌兩遍；
第二歩分別稱取乳化劑十二垸基磺酸鈉0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 2 0.4g，蒸餾水100mL， 一起加入到四口瓶中，在70 75。C下攪拌，充分乳 化20min;
第三步將清洗過的單體畫A50mL，用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，在 30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，乳液發(fā)微藍(lán)光，反應(yīng)完畢， 得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乳液；
第四步在聚甲基丙烯酸甲酯(P畫A)乳液中加入O. 1 gNaCl，加入的 同時(shí)不停的攪拌，使聚甲基丙烯酸甲酯從乳液中析出；
第五步將析出的聚甲基丙烯酸甲酯(P固A)倒入表面皿中，放入烘 箱中，在8(TC下烘干5h即得白色粉末。
2、 所述的對(duì)無機(jī)Si02顆粒反應(yīng)器進(jìn)行處理
將經(jīng)修飾后的無機(jī)Si02顆粒作為反應(yīng)器，在其內(nèi)部進(jìn)行甲基丙烯酸甲 酯的乳液聚合反應(yīng)。 包括如下步驟
第一步將無機(jī)的Si02顆粒首先在甲基丙烯酸甲酯單體和引發(fā)劑中浸 泡兩天，使單體和引發(fā)劑充分?jǐn)U散進(jìn)入Si02顆粒的孔道內(nèi)；
第二步把浸泡后的無機(jī)Si02顆粒放到與甲基丙烯酸甲酯不溶的溶劑 水中，調(diào)節(jié)至完成聚合；
3、 所述的制備納米Si(VPMMA:
通過長時(shí)間的浸泡，使單體和引發(fā)劑充分?jǐn)U散進(jìn)入Si02顆粒的孔道內(nèi)， 使Si02微球孔道內(nèi)含有單體的量太大增加，在反應(yīng)時(shí)選擇與甲基丙烯酸甲 酯單體不溶的溶劑一水，阻止單體從孔道內(nèi)流出，這些因素都增加了反應(yīng)的幾率。
包括如下步驟
第一步安裝攪拌裝置，將水浴調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需溫度70 75'C;
第二步分別稱取乳化劑0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 2 0. 4g， NaHC03 lg，
在第二階段中用MMA單體浸泡兩天后的納米Si022. 5g，蒸餾水100mL —起
加入到四口瓶中，充分乳化20min;
第三步用5%的NaOH水溶液清洗第二步所得到的單體；
第五步將第三步清洗過的單體50mL用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，
在30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，即得到所需的乳液，乳液
發(fā)微藍(lán)光；
第六步在第五步所得到的乳液中加入O. lgNaCl，加入的同時(shí)要不停 的攪拌，則納米Si02/PMMA復(fù)合物就從乳液中析出；
第七步將析出的復(fù)合物倒入表面皿中，放入烘箱中，在8(TC下烘干 5h即得Si(VP固A的白色粉末。
權(quán)利要求
1. 一種納米SiO2/PMMA的合成方法，其特征在于，包括有如下階段第一階段合成PMMA；第二階段以無機(jī)SiO2顆粒為反應(yīng)器，并對(duì)其進(jìn)行處理；第三階段使用第一步和第二步的結(jié)果制備納米SiO2/PMMA。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米Si02/PMMA的合成方法，其特征在于，所述的合成P薩A包括發(fā)下步驟第一步對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理稱取10g NaOH固體，加入200 ml蒸餾 水，用玻璃棒不斷攪拌，使其充分溶解，配制出5Q/。的NaOH水溶液；用量筒 量取50ml甲基丙烯酸甲酯，倒入分液漏斗中，然后用配制好的5%的NaOH 水溶液去除甲基丙烯酸甲酯中的阻聚劑，清洗三遍后再用蒸餾水洗滌兩遍；第二步分別稱取乳化劑十二垸基磺酸鈉0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 2 0.4g，蒸餾水100mL， 一起加入到四口瓶中，在70 75。C下攪拌，充分乳 化20min;第三步將清洗過的單體MMA50mL，用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，在 30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，乳液發(fā)微藍(lán)光，反應(yīng)完畢， 得聚甲基丙烯酸甲酯乳液；第四步在聚甲基丙烯酸甲酯乳液中加入O. lgNaCl，加入的同時(shí)不停 的攪拌，使聚甲基丙烯酸甲酯從乳液中析出；第五步:.將析出的聚甲基丙烯酸甲酯倒入表面皿中，放入烘箱中，在 8(TC下烘干5h即得白色粉末。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米Si02/PMMA的合成方法，其特征在于， 所述的對(duì)無機(jī)Si02顆粒反應(yīng)器進(jìn)行處理包括如下步驟第一步將無機(jī)的Si02顆粒首先在甲基丙烯酸甲酯單體和引發(fā)劑中浸泡兩天；第二步把浸泡后的無機(jī)Si02顆粒放到與甲基丙烯酸甲酯不溶的溶劑 水中，調(diào)節(jié)至完成聚合；
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的納米Si(yPMMA的合成方法，其特征在于， 所述的制備納米Si(VPMMA包括如下步驟第一步安裝攪拌裝置，將水浴調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需溫度70 75。C;第二步分別稱取乳化劑0. 5g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 2 0. 4g， NaHC03 lg,在第二階段中用MMA單體浸泡兩天后的納米Si022. 5g，蒸餾水100mL —起加入到四口瓶中，充分乳化20min;第三步用5%的NaOH水溶液清洗第二步所得到的單體；第五步將第三步清洗過的單體50mL用滴液漏斗滴加到反應(yīng)體系中，在30min中內(nèi)滴加完畢，在實(shí)驗(yàn)溫度下反應(yīng)3h，即得到所需的乳液，乳液發(fā)微藍(lán)光；第六步在第五步所得到的乳液中加入O. lgNaCl，加入的同時(shí)要不停 的攪拌，則納米Si(VPMMA復(fù)合物就從乳液中析出；第七步將析出的復(fù)合物倒入表面皿中，放入烘箱中，在8(TC下烘干 5h即得Si(VP麗A的白色粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開一種納米SiO₂/PMMA的合成方法，包括有如下階段第一階段合成PMMA；第二階段以無機(jī)SiO₂顆粒為反應(yīng)器，并對(duì)其進(jìn)行處理；第三階段使用第一步和第二步的結(jié)果制備納米SiO₂/PMMA。本發(fā)明的納米SiO₂/PMMA的合成方法，通過乳液聚合制備以納米SiO₂為核，MMA為殼層單體的復(fù)合物，使單體貫穿在微孔之中，并研究乳液聚合的規(guī)律及其在PP中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08F2/44GK101450973SQ20071015052
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者郭晴晴, 陳秀敏 申請(qǐng)人:郭晴晴