[发明专利]一种玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂及其制备方法和应用。本发明提供的玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂，重复单元包括A链段和B链段，其中A链段为有机聚合物嵌段，B链段为对羟基苯乙烯嵌段，形成所述A链段的单体与形成玻璃/高分子树脂复合材料中高分子树脂组分的单体相同，所述A链段和B链段通过烯烃加成的方式交替连接。本发明提供的界面改性剂能够有效地减弱玻璃和高分子树脂界面结合处高分子的运动能力，同时能够提高玻璃和高分子树脂的界面相容性。因此，本发明提供的玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂有利于提高玻璃和高分子树脂的界面结合性能及界面高分子的力学性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂及其制备方法和应用。

背景技术

在玻璃/高分子树脂复合材料中，玻璃为无机组分，由于无机组分表面能高，而高分子树脂的界面能很低，使玻璃和高分子树脂二者界面性质差异明显，导致两者几乎不相容，造成界面结合力降低。

为了改进玻璃/高分子树脂复合材料界面结合性能，往体系内添加界面改性剂，以改善玻璃和高分子树脂的界面相容性能是最常用的有效方法。目前，界面改性剂主要包括小分子界面改性剂和大分子界面改性剂。小分子界面改性剂主要为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂具有R-Si-(OR')₃的结构通式，其中-Si-(OR')₃可与玻璃表面反应形成化学键，R-可以与高分子树脂形成物理或化学相互作用，从而使得硅烷偶联剂可有效将玻璃与高分子树脂联系在一起，增加了玻璃和高分子树脂的相容性。大分子界面改性剂主要为有机共聚物，有机共聚物分子的两组分分别为亲玻璃单元和亲高分子树脂单元，通过加入有机共聚物来改善玻璃和高分子树脂的界面相容性。上述两类界面改性剂主要效用在于改进无机/高分子的界面相容性，但是上述两种界面改性剂对于改善玻璃/高分子树脂的界面结合性能作用有限。

发明内容

本发明提供了一种玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂及其制备方法和应用。本发明提供的玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂在提高玻璃和高分子树脂的界面相容性的同时，还能够有效地减弱玻璃和高分子树脂界面结合处高分子的运动能力，从而使得本发明提供的玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂能够有效地改善玻璃和高分子树脂的界面结合性能以及界面高分子的力学性能。

本发明提供了一种玻璃/高分子树脂复合材料的界面改性剂，重复单元包括A链段和B链段，其中A链段为有机聚合物嵌段，B链段为对羟基苯乙烯嵌段，形成所述A链段的单体与形成玻璃/高分子树脂复合材料中高分子树脂组分的单体相同，所述A链段和B链段通过烯烃加成的方式交替连接。

优选的，所述A链段为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚氧乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚对甲基苯乙烯、聚苯醚、聚乙烯醇、聚丁二烯或聚异戊二烯。

优选的，所述界面改性剂中B链段的摩尔分数≤10％。

优选的，所述界面改性剂的分子量为30～60kg/mol。

本发明还提供了上述技术方案所述界面改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将形成A链段的聚合单体、对乙酰氧基苯乙烯和偶氮二异丁腈在极性有机溶剂中混合，进行烯烃加成聚合反应，向聚合反应产物中加入甲醇，得到沉淀；

(2)采用水合肼对所述步骤(1)得到的沉淀进行还原反应，得到界面改性剂。

优选的，所述聚合反应的温度为55～65℃，时间为18～20h。

本发明还提供了上述技术方案所述界面改性剂或者上述技术方案所述制备方法制备得到的界面改性剂在玻璃/高分子树脂复合材料中的应用。

优选的，当所述玻璃/高分子树脂复合材料的制备原料玻璃为粉末状时，所述界面改性剂的使用方法包括以下步骤：