[发明专利]一种核壳结构纳米杂化粒子，其制备方法和其减反射涂料组合物

说明书

本发明涉及一种核壳结构纳米杂化粒子及其制备方法，核壳结构纳米杂化粒子以阳离子水性聚氨酯为核，二氧化硅为壳，其中阳离子水性聚氨酯和二氧化硅通过化学键结合在一起。该制备方法包括步骤：(1)制备带有硅氧烷基团的阳离子水性聚氨酯；(2)加入含有硅氧烷基团的单体，使该硅氧烷基团的单体水解生成的二氧化硅与上述有硅氧烷基团的阳离子水性聚氨酯发生缩合反应从而使二氧化硅通过化学键结合到聚氨酯表面上。本发明还涉及包括该核壳结构纳米杂化粒子的减反射涂料组合物及其制备方法。本发明的核壳结构纳米杂化粒子是耐候性强、工业上易于制备且性能稳定的减反射材料，其组合物的光学性质好。

技术领域

本发明涉及纳米粒子技术领域，尤其是一种以阳离子水性聚氨酯为核，二氧化硅为壳的核壳结构纳米杂化粒子，其制备方法和包括该核壳结构纳米杂化粒子的减反射组合物。

背景技术

减反射原理是以光的波动性与干涉现象为基础：相干光源的两个光波振幅相同，波长相同，如果两个光波的光程差为半个波长的偶数倍，则光波的振幅叠加，而如果两个光波的光程差为半个波长的奇数倍，则两个光波就相互抵消。因此减反射涂料以及形成的膜层可以用于显示器，光伏玻璃，LED照明，相框，花房等领域，以达到降低反射光，最大程度利用光线的目的。传统的减反射通常通过多层镀膜技术实现，其镀膜物质多为实心折射率偏高的粒子，因此很难达到理想的减反射效果。

CN102533040A中报道了使用纯聚合物制备的减反射涂料，由于聚合物的耐候性不是特别理想，因此很难在光伏、花房等行业进行大规模实施。

目前已有多种方法制备无机减反射涂层，其中最具代表性的为中空粒子的方法，绝大多数是通过模板法制备中空粒子，在模板表面沉积金属氧化物形成壳层。在CN1931718A中，通过模板法制备使得二氧化硅沉积在聚电解质表面，然后通过反复离心洗涤，制备出空心的二氧化硅，此法，工艺比较繁琐，且产品产出率低，并且需要大量溶剂使之较难工业化。

比较理想的是CN101512387A中描述的将二氧化硅、硅石(或者其它金属氧化物)的前驱体沉积到聚合物上，从而制备出以聚合物为核，二氧化硅/硅石为壳的核壳结构纳米粒子。但是，由于无法完全控制二氧化硅/硅石前驱体使其沉积到指定的聚合物上，在最终组合物中必然存在没有沉积的二氧化硅、硅石前驱体，并且对没有沉积的二氧化硅/硅石前驱体的量难以把握，使得生产重复性较差，给工业化生产造成不便。

因此，本领域目前使用的方法均存在技术上的缺陷，无法满足工业上耐候性强、经济、环保、生产重复性好等要求，本领域迫切需要找到一种耐候性强、工业上易于制备且性能稳定的减反射材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐候性强、工业上易于制备且性能稳定的减反射材料。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种核壳结构纳米杂化粒子，其以阳离子水性聚氨酯为核，二氧化硅为壳，其中阳离子水性聚氨酯和二氧化硅通过化学键结合在一起。该核壳结构纳米杂化粒子是一种有机-无机杂化纳米粒子。

在另一个优选例中，二氧化硅占所述核壳结构纳米杂化粒子总质量的45～70％。

在另一个优选例中，纳米杂化粒子的粒径为40～120nm，更优选80～120nm。

本发明第二方面提供了该核壳结构纳米杂化粒子的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备带有硅氧烷基团的阳离子水性聚氨酯；

(2)加入含有硅氧烷基团的单体，使该硅氧烷基团的单体水解生成的二氧化硅与上述带有硅氧烷基团的阳离子水性聚氨酯发生缩合反应从而使二氧化硅通过化学键结合到聚氨酯表面上。