[发明专利]一种改性纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种改性纳米颗粒的制备方法。

背景技术

纳米材料在多个行业多个方面都有重要应用。但是纳米颗粒因粒径小，比表面能大等特性，使纳米颗粒彼此之间容易团聚，易形成大的聚集体，分散性难以得到很好的解决。因此研究纳米颗粒的分散性、稳定性将是改善纳米颗粒应用效果的前提和基础。

目前对纳米颗粒有效改性的主要手段为表面化学改性，所谓表面化学改性是指特定的改性剂分子通过化学键结合的方式与纳米粒子表面的活性原子连接在一起，从而达到改变纳米粒子表面特性的目的。其中特定的改性剂分子又可以分为有机小分子物质和高分子物质。有机小分子如硅烷偶联剂、高级脂肪酸等，以这类物质改性纳米颗粒时，因小分子物质结构明确，反应活性高，所以接枝改性时的工艺操作简便，最终能较好地改善纳米颗粒与有机介质的结合状态，但是因为有机小分子物质碳链过短，其位阻效应较弱且疏水性不强，所以不能很好地改善纳米颗粒在有机介质中的分散性。而高分子物质接枝改性通过化学反应将高分子物质接枝到纳米颗粒表面，使得改性后的纳米颗粒兼具纳米颗粒和高分子化合物两者的优点，从而使得纳米颗粒在有机介质中的分散性大大提高。本发明采用聚丙烯酸环氧丙酯嵌段共聚物表面改性纳米颗粒，很好地改善了纳米颗粒在有机溶剂中的分散性。

Taniguchi Y,et al.(Polymer,46(2005):2541-2547)描述了通过三氯乙酰基异氰酸酯单体在纳米二氧化硅表面引入活性氨基，然后再与聚酰胺反应，最后得到聚酰胺接枝改性的纳米颗粒。该方法能较好的控制改性剂的接枝量，但是该过程单体的聚合需要加入引发剂，而纳米离子表面吸附能力有限，导致引发剂与聚合物单体之间产生吸附竞争，从而导致聚合物单体的聚合量下降，影响最终的改性效果。

解小玲等（太原理工大学学报,2008,39(1),26-28）描述了KH550改性纳米二氧化硅的研究，方法为干燥的纳米二氧化硅与硅烷偶联剂在一定的温度下搅拌反应数小时后，抽滤、烘干，得到改性的二氧化硅。该方法一定程度上改善了纳米二氧化硅的在极性溶剂中的分散性，但是硅烷偶联剂的碳链过短，其位阻效应较弱且疏水性不强，所以单纯用硅烷偶联剂对纳米颗粒表面改性不能很好地改善纳米颗粒在有机溶剂中的分散性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中纳米颗粒在有机溶剂中分散性差的问题，提供一种改性纳米颗粒的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米颗粒的表面改性方法，包括以下步骤：

步骤一：聚丙烯酸环氧丙酯嵌段共聚物的制备：

（1）将单体1、引发剂、催化剂1、还原剂1、配体1及溶剂1加入反应容器内，在氮气或氩气的环境下，在50℃～90℃反应3～12h，除去催化剂1和溶剂1并烘干后得到均聚物；

所述单体1与引发剂的摩尔比为0～100:1；

所述催化剂1与单体1的摩尔比为0.01～0.05:100；

所述还原剂1与催化剂1的摩尔比为3～20:1；

所述配体1与催化剂1的摩尔比为5～20:1；

所述溶剂1与单体1的摩尔比为0.3～1:1；

所述单体1为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯；

所述引发剂为有机卤代化合物；

所述催化剂1为高价金属卤化物；

所述还原剂1为自由基聚合引发剂；

所述配体1为四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺、六甲基三乙四胺、双（二甲基氨基乙基）醚或联二吡啶；

所述溶剂1为乙酸乙酯、甲苯、苯甲醚、四氢呋喃、丁酮；

（2）将单体2、（1）获得的均聚物、催化剂2、还原剂2、配体2及溶剂2加入反应容器内，将反应体系抽真空后充入氮气或氩气，在50℃～90℃反应6h；除去催化剂和溶剂并烘干后得到聚丙烯酸环氧丙酯嵌段共聚物；

所述单体2与均聚物的摩尔比为1～56:1；

所述催化剂2与单体2的摩尔比为0.01～0.05:100；

所述还原剂2与催化剂2的摩尔比为3～20:1；

所述配体2与催化剂2的摩尔比为5～20:1；

所述溶剂2与单体2的摩尔比为0.3～2:1；

所述单体2为含有环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯；

所述催化剂2为高价金属卤化物；

所述还原剂2为自由基聚合引发剂；

所述配体2为四甲基乙二胺、五甲基二亚乙基三胺、六甲基三乙四胺、双（二甲基氨基乙基）醚或联二吡啶；