[发明专利]一种接枝纳米二氧化钛功能粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化钛复合材料领域，具体涉及一种接枝纳米二氧化钛材料的制备方法。

背景技术

开发无机粒子填充聚合物的纳米粒子复合材料是塑料工业的方向之一，作为“工业味精”的无机纳米材料能有效地提高材料的物理机械性能及抗老化性能，具有很强的应用前景，但是由于二者之间相容性较差，所以目前应用受到很大的限制。从目前国内外情况看，比较成功的工业应用范例主要是纳米CaCO₃、无机硅酸盐等改性PA、PP等塑料，其原因是既可以提高塑料的力学性能，使通用塑料达到工程材料的使用要求，还能够达到降本增效的目的。

而国内外利用纳米TiO₂在高分子材料领域中进行抗老化功能改性的研究较少，产业化更是几乎没有，研究的高分子树脂种类也不多，主要是对PP材料进行填充改性研究，也没有针对具体的高分子制品进行工程应用研究，并且研究工作集中在提高力学性能的保持率方面，对减少变色和提高光泽保持率以及提高抗老化等改性研究较少。

但综观目前这方面的研究，存在的主要问题是制备方法有限，基本是将经低分子有机试剂改性后的纳米TiO₂与高分子基体树脂直接填充共混，方法简单，分散存在困难，而且抗老化效果并不十分突出，因为二者的混合是简单的机械混合，二氧化钛粒子与高分子材料间间仅通过物理力相互作用，这种结合导致二者的相容性差，很难充分发挥二者的优异性能，更难长久保持优异性能。因此，本领域需要开发一种新的接枝纳米二氧化钛粒子的制备方法。

发明内容

基于上述常规纳米二氧化钛存在的缺陷，本发明在已有纳米二氧化钛的基础上通过接枝的工艺来改性纳米二氧化钛的方法。解决本发明技术问题的技术方案为提供一种接枝纳米二氧化钛功能粒子的制备方法。该方法是将二氧化钛分散在乳化剂溶液中，加入聚合单体得到混合乳液，取其中1/3～2/3做成种子乳液；其余混合乳液中加入引发剂的一部分进行第一次聚合反应，然后将种子乳液和剩余引发剂加入体系中进行第二次聚合反应得到。

进一步的，该方法包括以下步骤：

a、将二氧化钛和乳化剂进行搅拌混合，乳化得混合液；

b、在混合液中加入聚合单体将单体乳化，制得TiO₂和反应单体的混合乳液，取出1/3～2/3混合液做成种子乳液，聚合单体的用量为占体系总重量的10％～60％；

c、滴加1/4～3/4的引发剂进行第一次聚合反应；

d、聚合反应后继续向体系中滴加剩余引发剂和步骤b中取出的种子乳液进行第二次聚合反应；

e、将步骤d的聚合后产物沉降，过滤，干燥，抽提用丙酮除去均聚物，余下产物进行细化处理即得。

其中，上述方法步骤a中所述的乳化剂为带磺酸基团的水溶性乳化剂，用量为占体系总重量的0.5％～10％。

其中，上述方法步骤a中所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。

其中，上述方法步骤b中所述的聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或苯乙烯中的至少一种。

进一步的，上述的聚合单体的用量可根据具体需要和实际情况进行选择，一般可为占体系总重量的10％～60％，优选为30％～60％。

其中，上述方法步骤a中的二氧化钛粉是通过搅拌分散在水中，再和乳化剂混合乳化。上述的水优选使用去离子水。

其中，上述方法中使用的引发剂为本领域常用的聚合反应引发剂。优选为浓度为1％～10％的过硫酸铵。实际使用时可将使用量为0.1～5份引发剂稀释到20～100倍的水中，在体系中的相对用量要根据实际聚合时的温度和时间要求确定，一般1重量份引发剂可以引发100重量份左右的体系进行反应。

其中，上述方法步骤c中滴加1/2的引发剂时的温度为80～90℃，时间为0.5～1.5小时。

其中，上述方法步骤a中的滴加剩余引发剂和步骤b中取出的种子乳液进行聚合反应是在85～95℃下保温1～3小时进行。

其中，上述方法步骤e中抽提时使用的是索氏抽提器。

本发明针对目前在纳米二氧化钛有机高分子复合材料领域研究中存在的问题，提供了一种通过乳液聚合制备具有优异抗老化性能的纳米二氧化钛有机高分子复合粒子的方法。用本发明方法简单易用，对设备要求低，便于大规模推广。本发明方法制备的接枝纳米二氧化钛功能粒子能够更好的能用于高分子材料中。并且用本方法制得的纳米二氧化钛聚合物功能复合粒子接枝率可在75％以上。加入本发明方法制备的接枝纳米二氧化钛功能粒子后，改性材料的总体抗老化性能比未添加的产品提高30％～60％，具有很好的应用前景。

附图说明