[发明专利]表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛及其制备方法

说明书

本发明涉及一种表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛表面包覆二氧化硅，所述氨基硅烷偶联剂与所述二氧化硅反应，并与所述抗氧剂枝接。同时，本发明还涉及一种表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛的制备方法。本发明通过在纳米二氧化钛表面包覆一层二氧化硅，然后再以氨基硅烷偶联剂作为桥联，将受阻酚类抗氧剂化学接枝到功能化纳米二氧化钛颗粒上；本发明的表面接枝有抗氧剂的功能化纳米二氧化钛能够同时提高聚合物的抗光老化和抗热老化性能，而且该添加剂无毒、不易渗出、稳定性强。

技术领域

本发明涉及功能化纳米二氧化钛技术领域，尤其涉及一种表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛及其制备方法。

背景技术

高分子材料广泛地应用于各个领域，同时需求量不断地增加。为了降低高分子材料的使用成本和提高性能，无机填料和有机功能助剂的添加一般是必不可少的。例如，为了提高聚合物材料在加工和使用过程中的稳定性，延长聚合物材料制品的使用寿命，必须添加各种抗老化剂等助剂。

将纳米无机填料如纳米碳酸钙、二氧化钛、纳米滑石粉、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅等加入到聚合物材料中是聚合物复合材料发展的重要方向。纳米粒子因其特有的小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应，加入聚合物中，不仅可以改善聚合物的强度、韧性、刚性，还有可能获得优异的透光性、阻隔性、耐热性、导电性、杀菌防霉性、吸波性等功能性。聚合物/无机纳米复合材料的性能在很大程度上取决于无机纳米材料的化学结构、表面修饰状况和它们在聚合物材料中的分散状况。

二氧化钛又称钛白粉，广泛应用于塑料、纤维、造纸、涂料和化妆品等领域。与二氧化硅、蒙脱石、碳酸钙、滑石粉等材料不同，二氧化钛是半导体金属氧化物，能够吸收紫外线，具有独特的光催化功能。通过晶格掺杂或表面包覆等手段，能够保留二氧化钛紫外线吸收性能的同时，大大抑制二氧化钛的光催化活性。因此，表面处理过的二氧化钛是一种优异的抗光老化剂。

有机功能助剂如抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、抗静电剂等的添加可以提高聚合物的综合使用性能。不过通常使用的功能助剂多是一些分子量较低的有机分子，其热稳定性差、不耐迁移和抽提。功能助剂的损失不利于聚合物的长期稳定性。另外，很多高分子制品会与人体皮肤、水体、食品等直接接触，由于功能助剂具有一定的毒性，损失的功能助剂会污染环境和危害到人们的健康。现在的发展趋势是制备理想分子量的功能助剂，如将功能助剂接枝到一些聚合物的分子链上，降低它们的流失。但是这种方法的效果往往不很理想，可接枝聚合物的选择也有一定限制。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛及其制备方法，用以解决普通有机抗老化功能助剂耐抽提性差、易迁移、易流失的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种表面接枝抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛表面包覆二氧化硅，所述氨基硅烷偶联剂与所述二氧化硅反应，并与所述抗氧剂枝接。

本发明有益效果如下：本发明的表面接枝有抗氧剂分子的功能化纳米二氧化钛，是在纳米二氧化钛表面包覆一层二氧化硅，然后再以氨基硅烷偶联剂作为桥联，将受阻酚类抗氧剂分子化学接枝到纳米二氧化钛颗粒上；这种表面接枝有抗氧剂的功能化纳米二氧化钛作为无机纳米填料能够同时提高聚合物的抗光老化和抗热老化性能，而且可以改善二氧化钛在聚合物中的分散性和聚合物的综合力学性能，最重要的是克服了普通有机抗老化功能助剂耐抽提性差、易迁移、易流失的缺点。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步的，按重量百分比计，二氧化硅占5％～40％，氨基硅烷偶联剂占2％～10％，抗氧剂占2％～15％，余量为纳米二氧化钛。

进一步的，所述纳米二氧化钛的粒径为5nm～300nm，所述纳米二氧化钛表面包覆的二氧化硅层厚度为1nm～5nm。