[发明专利]一种具有多重核壳结构的复合粒子及其制备方法

权利要求书

1.一种具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，以无机二氧化硅纳米粒子为内核，以有机丙烯酸酯类聚合物为中间层，以碳纳米管吸附层为外壳；

所述的具有多重核壳结构的复合粒子的制备方法，步骤如下：

(1)采用法合成纳米二氧化硅，再经硅烷偶联剂进行表面改性，得到表面预改性的二氧化硅粉末；

(2)将步骤(1)制备的表面预改性的二氧化硅粉末与乙醇-水溶液混合，加入稳定剂后混合均匀，再加入引发剂和丙烯酸酯类单体进行聚合反应，得到聚合物表面包覆改性的二氧化硅悬浮液；

所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐中的至少一种；

(3)对碳纳米管进行酸化改性得到酸化碳纳米管水溶液，将步骤(2)制备的聚合物表面包覆改性的二氧化硅悬浮液与所述酸化碳纳米管水溶液混合，搅拌后静置，经静电自组装得到具有多重核壳结构的复合粒子。

2.根据权利要求1所述的具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，所述内核的粒径为70～300nm，中间层的厚度为5～300nm，外壳的厚度为0.1～5nm。

3.根据权利要求1所述的具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，按质量百分比计，包括：

无机二氧化硅纳米粒子 60～85wt％；

有机丙烯酸酯类聚合物 5～37wt％；

碳纳米管 3～10wt％；

所述有机丙烯酸酯类聚合物选自聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，步骤(1)中：

所述采用法合成纳米二氧化硅，具体为：

将无水乙醇、氨水和正硅酸乙酯混合，以300～700转/分钟转速在20℃～50℃下搅拌15～30小时，再用去离子水离心提纯至pH为7～8后得到纳米二氧化硅悬浮液；

所述氨水与无水乙醇的体积比为1:7～15，正硅酸乙酯与无水乙醇的体积比为1:10～30；

制备得到的纳米二氧化硅悬浮液浓度为5～10g/L。

5.根据权利要求1所述的具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；

所述表面改性，具体为：

将所述纳米二氧化硅悬浮液与硅烷偶联剂混合，室温下以200～500转/分钟搅拌2～5小时后，继续在70～100℃下搅拌2～3小时，再进行乙醇离心纯化，转速为3500～4500转/分钟，单次处理时间为15～25分钟，次数为2～5次，纯化产物在25℃～40℃下真空干燥15～30小时，即得到表面预改性的二氧化硅粉末；

所述纳米二氧化硅悬浮液中固含量与硅烷偶联剂的质量比为10～50:1。

6.根据权利要求1所述的具有多重核壳结构的复合粒子，其特征在于，步骤(2)中：

所述表面预改性的纳米二氧化硅与乙醇-水溶液的质量比为1:20～50；

所述乙醇-水溶液中，水和乙醇的体积比为4:1～18；

所述稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，加入量为丙烯酸酯类单体质量的5～15％；

所述引发剂加入量为丙烯酸酯类单体质量的0.3～0.8％；

所述丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的至少一种；

所述聚合反应在氮气气氛下进行，反应温度为60～90℃，搅拌反应进行15～20小时，搅拌转速为100～200转/分钟；

制备得到聚合物表面包覆改性的二氧化硅悬浮液的浓度为5～15g/L。