[发明专利]一种混合稀土氧化物/超支化聚酰胺酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及混合稀土氧化物(RE₂O₃，RE＝La、Ce、Pr、Nd，etc.)与超支化聚酰胺酯(HBPAE)的复合材料的制备方法。

背景技术：

稀土，在光、电、磁等方面有独特的性质，被誉为新材料的宝库，已成为一类日益重要的无机功能材料，但混合矿分成本高，资源匮乏。稀土资源的利用特点：(1)成本高、多限于高附加值或高科技领域。稀土各元素的物理、化学性质接近，通常在地壳中聚集出现，给它们的分离带来了极大的困难。人类花了约155年的时间(1794-1947)才分离和鉴定出所有的稀土元素。随着工业提纯和冶炼技术的发展，除元素钜以外，高纯度的稀土氧化物和稀土金属都业已获得，然而，低成本的分离技术至今尚未成熟；与其它金属相比，稀土材料仍显得非常昂贵，限制了其在诸多领域的应用。(2)资源相对匮乏。虽然，现在的地质勘察结果表明：稀土元素在地壳中储量相当丰富，但受分离技术及分离成本的制约，可利用稀土资源仍显得相对匮乏。混合稀土原料(金属、氧化物、离子等)价格远比单一稀土原料低廉，尤其是混合稀土氧化物(RE₂O₃)。若能将稀土劣矿或尾矿以RE₂O₃形式直接利用，其发展前景慰为可观。

混合稀土是潜在的多功能原料，为了寻求低成本高附加值、充分有效地利用稀土资源，多年来，人们都在不断拓展混合稀土在各领域的应用。目前，各种混合稀土原料已经在陶瓷、冶金、钎焊、催化、颜料、高聚物助剂、燃料电池、光学分析、光功能材料、超导功能材料等领域得到了不同程度的应用。相关应用研究具有以下特点：(1)混合稀土原料多以金属或离子盐的形式被应用；(2)所应用的体系以金属合金、陶瓷等无机材料为主；(3)RE₂O₃直接应用于高聚物的研究很少，多将之转化成价格不菲的有机稀土配合物后再使用。主要是因为，RE₂O₃的表面极性强，与有机聚合物的相容性不好，且当其径粒处于微纳米级时还会因表面能大而易团聚，这些都不利于其在高聚物中的直接应用。虽然可利用脂肪酸、表面活性剂、硅烷偶联剂、等离子体法等对RE₂O₃进行表面处理后再应用，但大多仍难于达到实际应用效果。

20世纪50年代年Flory提出了超支化大分子的概念，1987年Kim申请了制备超支化大分子的专利并于1988年在洛杉矶美国化学会上公布了这一成果，超支化聚合物逐渐成为聚合物化学中一个重要的分支。超支化聚合物(HBP)是支臂原料ABx(x≥2)(可加核组分)单体反应而成，其中A、B是具有反应活性的官能团，链增长发生在不同官能团之间。因其与线型聚合物相比具有明显的优越性能，正成为人们关注的焦点之一。超支化聚合物(HBP)用于制备有机/无机复合材料有着其固有的结构和性能优势。通过HBP或其衍生物对无机微纳米粒子进行表面改性(修饰)或接枝，能够改变无机粒子的理化性质，改善其在应用体系中的分散性和相容性，或使复合材料功能化。将无机粒子以超支化聚合物/无机粒子复合材料形式应用于高聚物体系中，既可降低HBP的应用成本，又可充分发挥无机粒子的功能，有望实现“一剂多能”的功效。超支化聚酰胺酯[Hyperbranched Poly(Amide-Ester)，简称为HBPAE]，是HBP的一类小分支，可由商品化原料单体成功合成，其极性和粘度等性质具有可调整性，含有大量未反应完的、可修饰的、末端基团，其功能化应用容易。

考虑到HBPAE具有特殊性能，若将HBPAE与RE₂O₃复合，并以RE₂O₃/HBPAE形式应用于高聚物体系中，发挥两者优势的协调作用，极有望起“一剂多能”的功效，并获得理想的应用效果。

从已见的有关RE₂O₃作应用于高聚物材料方面公开文献看，将RE₂O₃与HBPAE复合并以复合材料形式用作高分子材料加工助剂的未见报道。且RE₂O₃与HBPAE的复合应用符合助剂的发展方向。