[发明专利]聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒，特别涉及由第一聚合物与无机纳米粒子形成的一次复合纳米颗粒，通过在所述一次复合纳米颗粒处形成第二聚合物而得到的二次复合纳米颗粒，通过在所述二次复合纳米颗粒处形成第三聚合物而得到的三次复合纳米颗粒，以及通过类似方式在N-1次复合纳米颗粒处形成第N聚合物而得到的N次复合纳米颗粒。本发明还涉及含有上述任何一种复合纳米颗粒的组合物。本发明还涉及含有上述任何一种复合纳米颗粒的涂料。本发明还涉及以上各种纳米颗粒的制备、改性和用途。

背景技术

聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒由于其令人瞩目的机械性能、热性能、光学性能、电学性能和磁性能等，是目前纳米技术领域中的研究热点之一，并且有望在诸如塑料、橡胶、涂料、电子、催化剂、医药、农药等众多领域得到广泛应用。

中国专利申请公开CN1530397A提到一种乳酸混合聚合物，该聚合物具有多个羟基和多个羧基，可用于对药物化合物进行纳米化包裹，对中药提取物进行包裹或增溶，对食品和化妆品有效成分进行增溶分散，以及对农药成分增溶从而实现农药的水剂化，并且还提到该聚合物可用于制备TiO₂、ZnO、Fe₃O₄、Fe₂O₃、CaCO₃等无机纳米粒子。

中国专利申请公开CN1530327A提到二氧化钛纳米复合颗粒的制备方法，其中使用由羧酸与醇聚合得到的聚合物螯合剂通过TiCl₄碱中和法制备了所述二氧化钛纳米复合颗粒，所述颗粒具有羟基、羧基和烃基等修饰基团，在水中具有很好的分散性。

中国专利申请公开CN1583575A提到制备超顺磁纳米复合颗粒的制备方法，其中使用由羧酸与醇聚合得到的聚合物螯合剂与铁离子混合，然后加碱的方式制备了所述超顺磁纳米颗粒，所述颗粒具有羟基、羧基和烃基等修饰基团，可通过进一步修饰得到功能化的超顺磁纳米颗粒，这些超顺磁纳米颗粒可用于装载药物。

Franca Tiarks等(Silica Nanoparticles as surfactants and fillers for latexes made by miniemulsion polymerization，Langmuir，2001(17)：5775-5789)报告了通过细乳液聚合方法(Miniemulsion Polymerization)由各种单体制备的聚合物分散体，其中通过使用偶联共聚单体、氧化硅纳米颗粒和疏水成分得到了不同形态的分散体，在一种情形中氧化硅颗粒附着在聚合物乳胶颗粒上形成所谓“刺猬”形态的分散体，在另一种情形中氧化硅颗粒被完全包裹在聚合物颗粒中形成所谓“树莓”形态的分散体。得到的分散体具有多种用途例如在水性涂料中用作抗划伤剂等。

QI Dong-ming等(Anchoring of polyacrylate onto silica and formation of polyacrylate/silica nanocomposite particles via in situ emulsion polymerization，Colloid Polym.Sci.，2008(286)：233-241)公开了一种聚丙烯酸酯/氧化硅纳米复合胶乳颗粒，该胶乳颗粒是通过对吸附在氧化硅纳米颗粒上的丙烯酸酯单体进行原位乳液聚合得到的，其中聚丙烯酸酯通过物理吸附和化学接枝反应连接在氧化硅颗粒上形成“树莓”形的聚丙烯酸酯/氧化硅纳米复合胶乳颗粒。

尽管已经进行了许多研究，但是仍然需要更多具有不同结构和性能的聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒以满足各种需求。

发明内容

在第一个方面，本发明提供一种聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒，包含：

a)无机纳米粒子；和

b)第一聚合物，

其中所述第一聚合物以纳米颗粒形式存在，所述无机纳米粒子被包裹在所述第一聚合物中，并且所述无机纳米粒子是含有掺杂元素的无机纳米粒子，例如氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化铁、硒化镉、氧化锆等，其中所述掺杂元素选自铁、铝、硅、锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、硼、镓、铟、锗、硒、铅、氮、磷、砷、钴、镍、铜、锌、钒、钛、锰或其任意组合。

在一个实施方案中，所述聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒的平均粒径为1-1000纳米，例如，1-10纳米，10-50纳米、50-100纳米、100-200纳米，200-500纳米，500-1000纳米等。