[发明专利]甲基聚硅氧烷/SiO2复合微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料合成领域，具体而言是一种制备分散性好，流动性好的甲基聚硅氧烷/SiO₂复合微球的方法。

背景技术

二氧化硅表面亲水疏油，在有机介质中难于分散，与有机基体之间结合力差，易造成界面缺陷，使复合材料性能降低。要解决二氧化硅在有机基体的分散和与其相容性问题，通常的方法是对其进行表面改性，将有机材料与无机材料进行有效地复合，发挥两者的优势，以达到性能互补、提高材料总体性能的目的，减弱二氧化硅表面的极性，解决二氧化硅与有机基体结合差的问题。

通常于无机粒子表面接枝聚合物要求聚合物表面必须具有可供接枝的基团，反应条件也较为苛刻，一般为本体聚合或水溶液聚合，给工业化实现带来不便。通常二氧化硅复合微球材料的制备主要有以下三种，即溶胶-凝胶法、层层组装法、二氧化硅溶胶与高分子单体混合共聚合法。但采用溶胶-凝胶法合成的复合微球材料不易形成单一类型的颗粒，而且分散性不佳；层层组装法制备过程复杂，制备的材料结构松散，稳定性不高；硅溶胶与高分子单体混合共聚合法，有机组分与无机组分难于形成结构型的复合材料。

白红英等[白红英，贾梦秋，毋伟，王金铃.纳米SiO₂的原位改性及在耐热涂料中的应用[J].表面技术，2003，32(6)：59-62]采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂，并用硅烷偶联剂作为改性剂和有机相，对其进行原位改性，制备无机有机复合粉体。不过该法使用价格昂贵、且有一定毒性的正硅酸乙酯作为无机源来制备SiO₂。

孙康等[孙康，窦红静，张鹏飞，李万万.多功能高分子-无机复合微球的制备方法[P].公开号：CN101012312.]将无机纳米粒子分散在溶剂内，形成无机纳米粒子溶液；将高分子微球均匀分散在溶剂内，形成高分子微球溶液；再将无机纳米粒子溶液加入到高分子微球溶液内，室温下搅拌溶胀；将溶胀后的混合液离心分离或使溶剂挥发，经过清洗、干燥，得到的高分子-无机复合微球。但该法所述的溶剂为甲醇、正己烷、二甲苯等有机溶剂，而且还需用无水乙醇清洗2～6次。对环境有一定的污染，而且成本较高。

解小玲等[解小玲等.KH-550改性纳米二氧化硅的研究[J].太原理工大学学报，2008，39(1)：26-28.]采用乙醇作溶剂，KH550为偶联剂，对样品纳米SiO₂表面进行改性。该方法用乙醇作溶剂，而且所用原料硅烷偶联剂、纳米SiO₂等价格相对较贵，不适合于工业化生产。

姜立忠等[姜立忠，战佳宇，武德珍，金日光.甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷改性SiO₂的制备[J].北京化工大学学报，2007，34(3)：387-389.]采用原位一步法制备了表面甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的单分散纳米SiO₂粒子。结果表明，原位一步法制备的MPS改性纳米SiO₂粒子粒径约75nm，基本上呈单分散状态，且含有大量的MPS功能性基团，其表面密度为3.45μmol/m²。但该法所选原料为有毒的且价格相对昂贵的硅酸乙酯，而且周期相对较长。

刘立营等[刘立营，王秀峰，吴艳霞，章春草.改性二氧化硅的制备及其光子晶体自组装[J].硅酸盐通报，2008，27(6)：1217-1220，1229]在法制备SiO₂微球的基础上进行改进，通过加入一定量金属Na，在乙醇介质中合成单分散SiO₂微球。不过该法所用的溶剂仍为有机溶剂，并非水性的。

尤姝黎等[尤姝黎，于志强，杨振国.偶联剂对纳米SiO₂/树脂复合材料显微形貌及性能的影响[J].高分子材料科学与工程，2008，24(10)：75-78.]将KH550、KH560、KH570分别加入乙醇水溶液中，搅拌水解。将纳米SiO₂加入配好的溶液中。在机械搅拌下超声分散10min，脱溶剂，烘干制得硅烷偶联剂改性的SiO₂样品。该法同样应用价格昂贵的硅烷偶联剂、纳米SiO₂等，还需超声分散，不太适于工业化生产。