[发明专利]一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于纳米粒子/聚合物复合材料制备领域，具体涉及一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料及其制备方法。所述复合材料是由表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子和高分子聚合物基体组成；所述表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子均匀分散在高分子聚合物基体中。本发明采用多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子，多巴胺类化合物可以在纳米粒子材料表面自发聚合形成薄膜，使纳米粒子表面接上羟基、氨基等活性较强的官能团，可以增加纳米粒子在高分子聚合物中的相容性，有利于纳米粒子与高分子聚合物基体进一步发生“二次反应”；本发明所述复合材料中，纳米粒子的分散性好、稳定性好，复合材料的综合性能有明显提高。

技术领域

本发明属于纳米粒子/聚合物复合材料制备领域，具体涉及一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

无机-有机纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于100nm量级的复合材料。这种复合材料与常规的无机填料/聚合物材料复合体系不同，不是无机相与有机相的简单混合，而是两相在纳米尺度上复合而成，两相界面间存在着较强相互作用(配位键、共价键、静电引力)或弱相互作用(氢键、电荷转移作用)。因此无机-有机纳米复合材料不仅具有其它纳米材料的纳米尺寸效应、表面效应、介电限域效应等特性，而且可以将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定与有机聚合物的韧性、易加工性及介电性能综合在一起，从而产生许多新异的性能，在力学、热学、电子学、光学和生物学等许多领域展现出广阔的应用前景，因此日益受到各国科技人员的关注和重视。

但由于纳米粒子具有高的表面活性和表面能，在高分子聚合物中很容易产生团聚，极大影响无机-有机纳米复合材料的性能，而解决这些问题的一条重要途径就是对其进行表面修饰。但是，传统方法中对纳米粒子的表面修饰及无机-有机纳米复合材料的制备表现出很多难题，如反应条件苛刻，设备成本高，过程复杂对材料本身要求高，且纳米粒子在聚合物中分散时间短，修饰对象范围窄，难以规模化生产，使无机-有机纳米复合材料的工业化应用受到极大的限制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料，其特征在于，由表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子和高分子聚合物基体组成；所述表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子均匀分散在高分子聚合物基体中。

上述方案中，所述多巴胺类化合物为多巴胺、多巴酸、α-甲基多巴胺、多巴胺-醌、多巴、α-甲基多巴、去肾上腺素、屈昔多巴或5-羟基多巴胺。

上述方案中，所述纳米粒子为纳米石墨、纳米石墨烯、纳米类富勒烯、纳米MoS₂、纳米ZrO₂、纳米ZnO、纳米SiO₂、纳米SiC和纳米Al₂O₃中的一种或几种。

上述方案中，所述高分子聚合物为酚醛树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂和聚脲树脂中的一种或几种。

上述方案中，所述多巴胺类化合物与纳米粒子的质量比为0.1～10：1。

上述方案中，所述表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子与高分子聚合物基体的质量比为0.01～0.02：1。

上述多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子：纳米粒子在超声/机械搅拌的作用下分散在缓冲溶液中，向其中加入多巴胺类化合物，进行超声/机械搅拌反应，然后经过滤、洗涤、干燥后，得到表面被多巴胺类化合物修饰或包裹的纳米粒子；