[发明专利]制备改性纳米二氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备改性纳米二氧化硅的方法。

发明背景

口腔用复合树脂材料是上世纪六十年代中期作为后牙修复材料而出现的。针对口腔环境的特殊性，牙体修复材料需要具备多种特性与功能，其发展趋势是要求其具有生物相容、无毒，微渗漏少、耐磨、抗压、不变色、美观、操作方便等。近些年来，树脂为基体的牙体修复材料发展很快，其应用也越来越广泛。

复合树脂主要是由有机树脂基质和无机填料组成的，其中树脂基质主要是以双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)单体的光固化产物，无机填料主要是玻璃粉体、石英粉体或者气相二氧化硅等。

复合树脂材料的固化收缩率、耐磨性、硬度是决定复合树脂材料性能的主要因素。目前，所有的Bis-GMA基树脂的固化收缩率在4.2～8.0％之间，过高的收缩率导致填充树脂和牙体之间形成边缘裂缝，导致微渗漏。添加50-60％重量百分比的微米级无机填料后得到的复合树脂的固化收缩率减低，约在2.5～5.0％之间。但树脂较软，经过磨损后大颗粒的无机填料暴露出来在外力下作用很快脱落，导致这类树脂易磨损，美观性不够。Kim等人用自制的二氧化硅作无机填料，研究了无机颗粒尺寸、填充量对复合树脂机械物理性能的影响，结果表明，纳米二氧化硅的团簇结构更有利于提高复合树脂的机械性能。但目前，纳米无机填料比表面积大，表面能高，极易团聚，很难得到纳米二氧化硅组成的团簇结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备改性纳米二氧化硅的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的方法，包括如下步骤：将纳米SiO₂粉体与水的悬浮液与硅烷偶联剂有机溶液混合进行改性，然后在氮气气氛中，加入聚合物单体和自由基引发剂反应，然后从反应产物中收集改性纳米二氧化硅；

优选的，包括如下步骤：

(1)将纳米SiO₂粉体与水混合，配置成悬浮液，然后在400-1000rad/min的转速下搅拌1-3小时；

所说的悬浮液中纳米SiO₂粉体的重量为水重量的5-15％；

所说的纳米SiO₂粉体的粒径为20-100nm；

(2)将硅烷偶联剂有机溶液在70-100℃下加入步骤(1)的产物，搅拌2-4小时；

硅烷偶联剂的量为纳米SiO₂粉体重量的2-30％；

所述硅烷偶联剂有机溶液中，硅烷偶联剂的重量含量为0.4-7％；

所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，可以采用市售产品，如美国联碳公司牌号为A171，A151，A174的产品；

所述有机溶液为有机溶剂和水的混合物；

所述有机溶剂选自乙醇、丙酮或甲醇中的一种；

有机溶剂/与水的体积比为95∶5；

(3)将聚合物单体加入步骤(2)的产物，在氮气气氛中，55-85℃下，加入自由基引发剂，反应4-7小时，然后从反应产物中收集改性纳米二氧化硅；

所述聚合物单体选自双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)或乙氧基双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-EMA)；

聚合物单体的重量为纳米SiO₂粉体重量的10-50％；

所述自由基引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠，引发剂的重量用量为聚合物单体重量的0.05-0.3％。

本发明的方法，工艺简单，所获得的产物为一种纳米二氧化硅团簇结构，能够为纳米二氧化硅作为无机填料在口腔用光固化复合树脂材料中的应用提供基础。

附图说明

图1为实施例2的扫描电镜场发射图片。

图2为实施例4的扫描电镜场发射图片。

具体实施方式

实施例1

(1)称量5克粒径为20nm的纳米SiO₂粉体加入到三口烧瓶中，加入95克去离子水，然后在1000rad/min转速条件下搅拌1小时，使其形成悬浮液。将搅拌均匀的悬浮液置于70℃水浴中；

(2)待悬浮水溶液温度达到70℃后，称取0.1克硅烷偶联剂加入到30ml的乙醇和水的混合溶液中(乙醇∶水＝95∶5，体积比)，待硅烷偶联剂水解后，将其加入到上述(1)中二氧化硅的悬浮液中，搅拌下反应2小时；

烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；