專利名稱：表面改性納米粒子的制備方法及其產(chǎn)物的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米粒子表面改性的新方法及其產(chǎn)物的應(yīng)用，具體地說(shuō)，涉及一種采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合對(duì)納米粒子表面進(jìn)行可控改性的方法，屬于納米表面改性技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)，將前述獲得的表面改性納米粒子應(yīng)用于丙烯酸酯涂料中，屬于涂料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米粒子是指直徑在幾個(gè)到幾百個(gè)納米之間的粒子(納米粒子又稱超細(xì)微粒)，屬于膠體粒子大小的范疇。納米粒子本身具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因此展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。由于無(wú)機(jī)納米粒子具有良好的剛性、尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及耐磨性，使其為發(fā)展聚合物新材料提供了新的途徑。然而納米粒子巨大的比表面能影響了它在聚合物母體中的分散，造成了基體與填料之間的界面缺陷，導(dǎo)致復(fù)合材料的性能下降。為此有必要對(duì)納米粒子表面進(jìn)行修飾，提高其與聚合物界面的粘接能力。納米粒子表面的改性方法有多種，通常是用各種偶聯(lián)劑，包括硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑等，對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理。利用這種方法雖然可以提高納米粒子在聚合物基體中的有效分散，但不能實(shí)現(xiàn)納米粒子的單一分散。專利CN101177470描述了一種用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)合成的納米復(fù)合粒子的方法，通過(guò)表面引發(fā)聚合反應(yīng)制備了良好的有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，成功地實(shí)現(xiàn)了納米粒子的表面改性，改善了納米粒子的分散性和穩(wěn)定性。但是反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合對(duì)所接枝的聚合物鏈段的可控性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面改性納米粒子的制備方法，其采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)的方法對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子表面進(jìn)行改性，使得納米粒子表面所接枝的聚合物具有可控性，充分發(fā)揮納米粒子的優(yōu)點(diǎn)。使其在低添加量的情況下，達(dá)到納米粒子的增強(qiáng)、增韌等功效。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種表面改性納米粒子的制備方法，包括以下步驟(1)室溫下，先將納米粒子溶于由甲苯和異丙醇組成的混合溶劑中，接著加入三乙胺和硅烷化的2-溴異丁酰，以在納米粒子的表面錨固ATRP的表面引發(fā)劑，制備出帶有ATRP表面引發(fā)劑的納米粒子，所述硅烷化的 2-溴異丁酰含有硅氯鍵；(2)將步驟(1)所制備出的帶有ATRP表面引發(fā)劑的納米粒子分散于異丙醇中，在無(wú)氧條件下與甲基丙烯酸酯類單體在催化劑、配位劑的作用下發(fā)生ATRP反應(yīng)，以制備出聚甲基丙烯酸酯類單體接枝改性的無(wú)機(jī)納米粒子。所述納米粒子為二氟化鎂、二氧化硅或二氧化鈦。所述硅烷化的2-溴異丁酰的分子結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)室溫下，先將納米粒子溶于由甲苯和異丙醇組成的混合溶劑中，接著加入三乙胺和硅烷化的2-溴異丁酰，以在納米粒子的表面錨固ATRP的表面引發(fā)劑，制備出帶有ATRP表面引發(fā)劑的納米粒子，所述硅烷化的2-溴異丁酰含有硅氯鍵；(2)將步驟(1)所制備出的帶有ATRP表面引發(fā)劑的納米粒子分散于異丙醇中，在無(wú)氧條件下與甲基丙烯酸酯類單體在催化劑、配位劑的作用下發(fā)生ATRP反應(yīng)，以制備出聚甲基丙烯酸酯類單體接枝改性的無(wú)機(jī)納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，所述納米粒子為二氟化鎂、二氧化硅或二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，所述硅烷化的 2-溴異丁酰的分子結(jié)構(gòu)式如下其中R 取代基為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基氨基甲基丙烯酸乙酯、聚乙二醇改性的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸丁酯或者甲基丙烯酸羥乙酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，所述催化劑為溴化亞銅或者氯化亞銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法，其特征在于，所述配位劑為聯(lián)二吡啶或者五甲基二乙烯三胺。
7.—種權(quán)利要求1所述表面改性納米粒子的制備方法所制備出的聚甲基丙烯酸酯類單體接枝改性的無(wú)機(jī)納米粒子的應(yīng)用，其特征在于將聚甲基丙烯酸酯類單體接枝改性的無(wú)機(jī)納米粒子應(yīng)用于丙烯酸酯涂料中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種表面改性納米粒子的制備方法及其產(chǎn)物的應(yīng)用，其納米粒子表面先與ATRP表面引發(fā)劑，帶硅氯鍵的2-溴異丁酰反應(yīng)，以將ATRP表面引發(fā)劑錨固在納米粒子表面，再與甲基丙烯酸酯類單體、催化劑、配位劑等進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，制備了丙烯酸酯類聚合物改性的無(wú)機(jī)納米粒子。因此，本發(fā)明采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法對(duì)納米粒子改性，在納米粒子表面所接枝的丙烯酸酯類聚合物具有可控性，充分發(fā)揮納米粒子的優(yōu)點(diǎn)，使其在低添加量的情況下，達(dá)到納米粒子的增強(qiáng)、增韌等功效；同時(shí)丙烯酸酯類聚合物鏈長(zhǎng)分布均勻，提高了該改性納米粒子在丙烯酸酯涂料中的分散性和穩(wěn)定性；提高了涂料的耐磨性，同時(shí)保持了涂料的高透明性。
文檔編號(hào)C09D133/04GK102181175SQ20111006949
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者朱錫罡, 陳敏 申請(qǐng)人:吳江友鑫高分子材料科技有限公司