[发明专利]接枝型纳米复合乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及接枝型纳米复合乳液的制备方法。

背景技术

纳米包覆颗粒技术是近年来出现的纳米复合技术的一种，为我们剪裁粒子表面性质，拓宽材料的应用领域提供了有利的武器。随着纳米科学和技术概念的深入人心，纳米尺度材料和纳米组装体系获得了极大的发展，一方面，人们不断合成出金属，半导体等无机物及高分子材料的纳米线，纳米杆，纳米带，纳米管，纳米球及量子点等特定的纳米结构，同时，人们追求将不同的材料组合在一起获得具有更优性能的纳米复合材料和结构。常见的纳米复合粒子包括搀杂型复合粒子和包覆型的复合粒子。前者发展的时间较早，如一些双金属合金粒子，掺杂荧光染料和稀土元素的二氧化硅和聚合物胶乳，及一些材料的异质体等；后者的发展也就是最近几年的事。

纳米尺度的粒子随着尺度的减小，出现了一些新的性能，但是材料本身稳定性也是问题，由于具有很大的表面能，纳米粒子易于团聚，通过表面物理吸附或化学修饰等方法，可以提高粒子的稳定性，并使其可以分散于各种性质不同的体系中。但目前的发展趋势是，需要综合多种材料优点甚至于表现出新性能复合粒子。以胶体球形粒子为基体发展起来的纳米包覆技术近来引起人们的极大兴趣，这种纳米包覆技术得到的产物常常被称为核壳粒子.通常包括作为核的基体球的表面性质改性与其它材料于表面包覆形成壳层。使用该方法制备高分子颗粒材料，可容易制得核壳结构高分子微球，并且颗粒尺寸控制范围较宽。由于此接枝型微球表面分子结构的可设计性以及较好的分散稳定性，因而接枝高分子链可与其它生物分子、药物和金属离子配位或相匀作用，故在高效催化剂载体、药物释放与控制以及生物医学等领域有着广泛的用途。这种技术使得复合材料的品质提高，势必推动应用技术的迅速发展和新材料的研发，对于未来的工业将产生深远的影响。

目前常用的使高分子材料包覆纳米颗粒材料的方法有：共混法、溶胶-凝胶法、原位生成法等。

共混法是制备该类材料最为便利易行的一种方法，由于粒子与材料合成分步进行，因此用该法可以有效控制纳米粒子形态和尺寸。但此类材料中，通常存在着尺寸较大的粒子团聚体，在材料受力时极易产生应力集中，被裂纹穿透而导致材料破坏。因此消除这些团聚体，或者改进团聚体的内部结构，将有利于复合材料性能的提高。前人研究表明，现有的共混技术难以使纳米粒子在基体中以原生粒子状态均匀分散。

原位聚合一般以水为溶剂，使用偶联剂对纳米材料表面进行修饰后，直接加入单体，再加入反应所需引发剂后进行反应。所述引发剂主要为过硫酸盐或亚硫酸盐，乳化剂、单体可以采用制备纳米复合乳液时常用的种类。该方法主要控制纳米材料、单体、引发剂的配比，以及温度等反应条件，水的用量对纳米复合乳液的性质影响较小，本领域技术人员可根据原料的使用量以及纳米复合乳液的用途做相应调整。原位聚合包覆方法制备流程较为简单，但是，用该方法制备的产品有反应时间长、聚合后产品的尺寸较大、接枝率和包覆率较低的缺点。同时，如果加入粉体材料的量过大，则会导致分散相分布不均匀，从而影响到材料的性能。

溶胶凝胶过程可以在常温、常压下得到高纯度无机氧化物(SiO₂，TiO₂等)与有机化合物的杂化材料。这种材料在光学透明性、可调折光指数、力学性能、耐高温和耐磨损方面表现出优良的性能，而且可通过控制反应的有机相组成、反应条件和过程得到性能不同的产品。但由于溶胶～凝胶过程是一个很复杂的过程，受到很多因素的影响，比较难以控制反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种接枝率高、收率高、分散均匀的接枝型纳米复合乳液的制备方法。

本发明接枝型纳米复合乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)取2.5-17.5重量份纳米粉体材料、1.5-2.5重量份乳化剂和水搅匀，滴加5-37.5重量份单体后升温至80～90℃，加入0.5-1重量份引发剂得到反应液A；

2)取纳米粉体材料、乳化剂和水搅匀，滴加单体得到反应液B；纳米粉体材料、乳化剂、单体用量分别为反应液A用量的2～3倍；

3)将反应液B与反应液A混合搅匀升温至80～90℃，加入0.5～1重量份引发剂反应即得。

步骤1)和步骤2)单体滴加速度为每小时滴加反应溶液初始总体积的5～15％。

步骤1)所述搅匀为中速搅拌10～20分钟，低速搅拌5～15min，中速搅拌3～8min；加完引发剂后反应15～30min得到反应液A。

步骤2)滴加单体时采用高速搅拌，加完单体后再高速搅拌10～20分钟得到反应液B。