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甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨在分散二氧化硅中的應用及其復合材料和制備方法與流程

文檔序號:12054604閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料,其特征在于:長鏈陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨帶有正電荷,基于長鏈陽離子單體所帶的正電荷與納米SiO2在水中電離產生的負電荷之間的靜電吸附作用和陽離子單體的己基烷基長鏈對SiO2表面的纏繞、包裹效應,帶有正電荷的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(MEHDAB)作為陽離子單體與甲基丙烯酸甲酯進行共聚,使得聚合物基體帶有正電荷,并在聚合的同時原位加入納米SiO2,使得納米二氧化硅在聚合物基體中的均勻分散并增強納米二氧化硅與聚合物基體的界面結合力;甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料,通過陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨與甲基丙烯酸甲酯共聚的方式,向聚合物基體中引入正電荷和烷基側鏈,兩種單體通過懸浮聚合的方式進行共聚,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銨組成油相,甲基丙烯酸甲酯單體的用量為油相質量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨的用量為油相質量的5—8wt%,納米二氧化硅的用量為油相質量的7—9wt%,納米二氧化硅與共聚產物實現(xiàn)原位復合,然后將產物熱壓成型;按照下述步驟進行:

步驟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銨為共聚單體,通過懸浮聚合制得,在懸浮聚合體系中,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銨兩種單體組成,甲基丙烯酸甲酯單體的用量為油相質量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨的用量為油相質量的5—8wt%;所述水相由水和分散劑組成,其中分散劑的用量為兩種單體質量和的2.5—3wt%;

步驟2,在水相中添加油相質量7—9wt%的納米二氧化硅,超聲分散后再加入甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(即油相質量2.5—4%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨),繼續(xù)超聲分散得到懸浮液;油相中添加甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(即油相質量的2.5—4wt%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨),將該懸浮液和油相加入反應器中,攪拌,通入惰性氣體以保持整個反應體系在反應過程中處于惰性氣體氣氛中,升溫至引發(fā)劑的引發(fā)溫度后,加入引發(fā)劑以引發(fā)聚合,得到甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅共聚物(P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2),所述引發(fā)劑的用量為兩種單體質量和的1-1.5wt%;

步驟3,將步驟2制備的共聚物進行過濾和洗滌,烘干后得到共聚物粉末,記為P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2

2.根據權利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料,其特征在于:所述分散劑為堿式碳酸鎂、羥基磷酸鈣(HAP)、羥乙基纖維素(HEC)或者磷酸三鈣中的一種,優(yōu)選羥乙基纖維素(HEC);所述水相與油相的體積比為3-5,優(yōu)選為4;所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈(ABVN)、過氧化苯甲酰(BPO)或者過氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(EHP)中的一種,優(yōu)選過氧化苯甲酰(BPO);所述惰性氣體為氮氣、氦氣或者氬氣中的一種,優(yōu)選氮氣。

3.根據權利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料,其特征在于:所述納米二氧化硅的粒徑為20—30nm,用量為油相質量的7.5—8wt%;懸浮聚合體系中水相和油相的體積比為1—5。

4.根據權利要求1所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料,其特征在于:在加熱至引發(fā)劑的引發(fā)溫度72-78℃后,根據反應物的多少選擇聚合反應所需的時間,以保證兩種單體在共聚時實現(xiàn)較高的轉化率,反應時間為5-10小時。

5.制備甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料的方法,其特征在于:按照下述步驟進行:

步驟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銨為共聚單體,通過懸浮聚合制得,在懸浮聚合體系中,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銨兩種單體組成,甲基丙烯酸甲酯單體的用量為油相質量的92—95wt%,甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨的用量為油相質量的5—8wt%;所述水相由水和分散劑組成,其中分散劑的用量為兩種單體質量和的2.5—3wt%;

步驟2,在水相中添加油相質量7—9wt%的納米二氧化硅,超聲分散后再加入甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(即油相質量2.5—4%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨),繼續(xù)超聲分散得到懸浮液;油相中添加甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨用量一半的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(即油相質量的2.5—4wt%的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨),將該懸浮液和油相加入反應器中,攪拌,通入惰性氣體以保持整個反應體系在反應過程中處于惰性氣體氣氛中,升溫至引發(fā)劑的引發(fā)溫度后,加入引發(fā)劑以引發(fā)聚合,得到甲基 丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅共聚物(P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2),所述引發(fā)劑的用量為兩種單體質量和的1-1.5wt%;

步驟3,將步驟2制備的共聚物進行過濾和洗滌,烘干后得到共聚物粉末,記為P(MMA-co-MEHDAB)/SiO2

6.根據權利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料的制備方法,其特征在于:所述分散劑為堿式碳酸鎂、羥基磷酸鈣(HAP)、羥乙基纖維素(HEC)或者磷酸三鈣中的一種,優(yōu)選羥乙基纖維素(HEC);所述水相與油相的體積比為3-5,優(yōu)選為4;所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈(ABVN)、過氧化苯甲酰(BPO)或者過氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(EHP)中的一種,優(yōu)選過氧化苯甲酰(BPO);所述惰性氣體為氮氣、氦氣或者氬氣中的一種,優(yōu)選氮氣。

7.根據權利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料的制備方法,其特征在于:所述納米二氧化硅的粒徑為20—30nm,用量為油相質量的7.5—8wt%;懸浮聚合體系中水相和油相的體積比為1—5。

8.根據權利要求5所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料的制備方法,其特征在于:在加熱至引發(fā)劑的引發(fā)溫度72-78℃后,根據反應物的多少選擇聚合反應所需的時間,以保證兩種單體在共聚時實現(xiàn)較高的轉化率,反應時間為5-10小時。

9.如權利要求1至4任一所述的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨-聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅復合材料的使用方法,其特征在于:將所述步驟4得到的共聚物粉末用熱壓成型機熱壓成型,熱壓條件是:壓力5-15MPa,溫度170-230℃,時間10-30min;優(yōu)選為:壓力10MPa,溫度200℃,時間15min。

10.甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨在分散二氧化硅中的應用,其特征在于:長鏈陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨表面帶有正電荷,基于長鏈陽離子單體所帶的正電荷與納米二氧化硅在水中電離產生的負電荷間的靜電吸附作用和陽離子單體中己基烷基長鏈對二氧化硅表面的纏繞、包裹效應,使得表面活性單體中原位加入納米二氧化硅,帶有正電荷的甲基丙烯酰氧乙基己基二甲基溴化銨(MEHDAB)作為陽離子單體與甲基丙烯酸甲酯進行共聚,使得聚合物基體帶有正電荷,使得納米二氧化硅在聚合物基體中的均勻分散并增強納米二氧化硅與聚合物基體的界面結合力。

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