[发明专利]单分散核壳结构有机-无机复合纳米橡胶颗粒及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种单分散核壳结构有机‑无机复合纳米橡胶颗粒及其制备方法和应用，该复合纳米橡胶颗粒的核部为有机橡胶粒子材料，多孔有机‑无机包覆材料作为外层的壳部。与现有技术相比，本发明所提供的单分散核壳结构有机‑无机复合纳米橡胶颗粒及其制备过程操作简易、可控性强、易于实现工业化生产、成本低廉，单分散核壳结构有机‑无机复合纳米橡胶颗粒具有比较小的可控的直径尺寸，具有纳米尺度分布，球状形貌，分散性好，颗粒度均匀，被用做有机功能性树脂增韧增强材料时，可以使制备得各种树脂产品韧性和强度都能够显著提升，提高产品的抗冲击性能，使得产品更加符合实际应用要求。这些低介电常数材料在风电叶片和高韧性树脂配件产品等技术领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能性复合材料制备及其应用技术领域，特别是涉及一种单分散核壳结构有机-无机复合纳米橡胶颗粒材料及其制备方法和用途，所述单分散核壳结构有机-无机复合纳米橡胶颗粒具有制备方便、成本低廉、纳米度分布、尺寸可控、整体结构均匀、单分散性良好、极好的分散稳定性的特点。

背景技术

高分子树脂具有优异的加工性能和粘接特性，其固化物尺寸稳定性好、强度高、耐化学药品性好，能够满足不同使用和加工性能的要求，是胶粘剂、复合材料、电子封装材料的重要组成部分，广泛应用于机械电子、航空航天、日用生活用品等领域，已成为用量最大、应用最广的一种材料。但是普通高分子树脂在其固化反应时交联密度大，分子链刚性大，导致固化物内应力较大、韧性差、易开裂、强度不足等等问题，因此常引入液体橡胶和热塑性树脂对热固性高分子树脂进行增韧改性，以应用于更多高新技术领域。液体橡胶增韧虽然在力学性能上有显著改善，但是会有小部分溶解于基体中引起相分离不彻底，导致树脂体系的弹性模量和玻璃化转变温度(Tg)大幅下降。在热固性高分子树脂基体中引入热塑性树脂增韧效果并不理想，同时也会使得体系的黏度大幅增加，影响其加工性能。新型核壳结构乳胶粒子是以纳米级聚合球为核，制备核壳结构复合物。将此乳胶粒填充到橡胶基质中，使核壳纳米乳胶粒子表面的双键与基体发生化学反应。这种核壳结构的填料材料中橡胶乳核能够起到增强增韧树脂的作用，可以通过外壳的结构及其组成选择实现与树脂基质有良好的相容性，还能在基质中保持优异的分散状态。这种结构的设计从本质上有效调节填充颗粒与高分子树脂基体间的界面作用，有效降低分散相尺寸，显著提高高分子树脂的加工流变性能、动态粘弹性能、力学性能等；特别是改善了树脂在动态工况下的性能，达到了减轻自身质量、降低内耗，提高树脂材料各项性能、提高使用效率，减少环境污染的目的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单分散核壳结构有机-无机复合纳米橡胶颗粒及其制备方法和用途。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种单分散核壳结构有机-无机复合纳米橡胶颗粒，其特征在于，该复合纳米橡胶颗粒的核部为有机橡胶粒子材料，多孔有机-无机包覆材料作为外层的壳部。

进一步地，所述的复合纳米橡胶颗粒的直径为70nm-300nm；优选，70nm-150nm；

和/或，核部的直径为60nm-250nm；优选80nm-150nm；

和/或，壳部的厚度为0nm-100nm；优选15nm-70nm；

进一步地，所述的复合纳米颗粒的壳部的包覆率不小于90％；

和/或，壳部材料为介孔包覆材料，所述介孔包覆材料选自有机分子修饰的无机氧化物、无机单质、无机盐、高分子聚合物、有机-无机杂化分子聚合物中的一种或它们的任意组合。

进一步地，所述的有机分子修饰的无机氧化物可以是非金属氧化物和/或金属氧化物，包括SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、SnO₂、Al₂O₃中的一种或它们的任意组合；