[发明专利]化学交联纳米复合环氧树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属纳米复合环氧树脂的制备领域，特别是涉及一种化学交联纳米复合环氧树脂的制备方法。

背景技术

高分子环氧树脂是一种特殊的软湿性材料，是具有三维网络结构的交联亲水性高分子与溶剂组成的体系，它能在水中溶胀但不溶解，并能维持一定的形状。高分子环氧树脂的键联作用是多种多样，有化学共价键作用，也有物理弱键作用(如氢键、静电作用、范德华力等)，也可以通过链段相互互穿、缠结等方式形成交联结构。

人工合成环氧树脂材料在物理性质方面比其它任何人工合成材料更像活体组织，因而在生物医用等领域有望得到广泛的应用。然而，传统利用化学交联剂制备的化学交联水凝由于交联密度不均，容易造成了受力时的应力集中，使其力学性能差，严重限制了其在各方面的应用。

为了改善凝胶的力学性能，Haraguchi等报道了纳米复合环氧树脂，以铿皂石为交联剂」，以聚合物与粘土间的相互作用为交联作用，原位聚合生成了粘土/聚合物复合环氧树脂。它避免了化学交联剂反应时形成交联密度不均匀的网络，从而极大地提高了凝胶的力学性能。此外，一系列新型的纳米微球复合环氧树脂也被报道，这些凝胶均具有优异的力学性能和溶胀性能。然而，所有这些纳米复合环氧树脂都是基于物理键联作用而形成的，在较高温度(如80 ℃)或强酸碱条件下网络结构易被破坏，从而使凝胶的力学性能及溶胀性能均消失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化学交联纳米复合环氧树脂的制备方法，该方法简单，原料来源广泛，聚合效率高，聚合速度快，适合于工业化生产;所得的纳米复合环氧树脂具有优异的力学性能和良好的稳定性。

木发明的一种化学交联纳米复合环氧树脂的制备方法，包括:

(1)水、疏水性单体、表面活性剂加入装有搅拌装置、回流装置以及入口的容器中，加热至75℃ -85℃，加入水溶性引发剂，反应1h-2h，向体系中加入可聚合光引发剂的丙酮溶液4-6m1，并在6小时内加完，即得具有光引发活性的纳米微球，制得的微球在蒸馏水中透析72小时;所述疏水性单体占体系总质量的5%-40%，表面活性剂占疏水性单体质量的0.1%-3%，水溶性引发剂占疏水性单体质量的0.1%-0.3%，可聚合光引发剂占疏水性单体质量的2% -10%;体系总质量为水、疏水性单体、表面活性剂、水溶性引发剂和可聚合光引发剂的总和:

(2)将步骤(1)透析后的光引发活性微球乳液与水溶性单体，按照质量比为1:(0. 3-1)混合得到预聚液，预聚液光照5-10min，即得纳米复合环氧树脂。

所述步骤(1)中的疏水性单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等单体。

所述步骤(1)中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，二辛基玻拍酸磺酸钠，甘胆酸钠，硬脂酸钠，十六烷基三甲基氯化按，十二烷基二甲基乙基嗅化按中的一种。

所述步骤(1)中的水溶性引发剂为过硫酸钾、过硫酸按或硫酸钠。

所述步骤(1)中的可聚合光引发剂为端基带有乙烯基基团的一类光引发剂，如2-羟基二甲基苯丙酮甲基丙烯酸乙二醇，4一丙烯酰氧基二苯甲酮,2-羟基一4一丙烯酰氧乙氧基二苯甲酮,2-羟基一4一甲基丙烯酰氧基二苯甲酮，4一丙烯氧基一2-羟基二苯甲酮。

所述步骤(1)中的光引发活性纳米微球收率>98%，粒径为50-150nm，乳液固含量在5%-40%之间。

所述步骤(2)中的水溶性单体为异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸一2-羟基乙酯、乙烯基毗咯烷酮等中的一种或几种。

所述步骤(2)中的纳米复合环氧树脂断裂强度为1OKPa-600KPa，最大断裂伸长达2500%。

所述步骤(2)中的纳米复合环氧树脂具有很好的稳定性，在高温、强酸碱条件下仍然具有凝胶规整的网络结构且维持良好的溶胀性能。

本发明利用具有光引发活性的纳米微球为交联点，在光照条件下引发单体在微球表面的原位聚合，实现微球与分子链间的化学交联，进而构筑网络结构，制备基于化学交联作用的纳米复合环氧树脂。该纳米复合环氧树脂的制备其特征在于首先实现光引发剂在纳米微球表面的化学键联，然后将水溶性单体及少量水加到微球乳液中，在光照条件下进行反应。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单，原料来源广泛，聚合效率高，聚合速度快，适合于工业化生产;