[发明专利]一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物及制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物及制备方法和应用。所述硅烷碳量子点增容的聚合物共混物，由包括硅橡胶、塑料、硅烷碳量子点和抗氧剂的原料混合制得；其中，所述硅烷碳量子点的表面带有长链的硅烷偶联剂官能团；所述塑料为聚丙烯或聚氨酯。本发明首次提出以硅烷碳量子点作为共混材料的增容剂，利用其硅烷偶联剂分子链与硅橡胶分子链缠结，从而起到物理相容作用，可明显降低聚合物共混物中橡胶相粒径，提高共混物的力学性能，具有一定的实用性。

技术领域

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物及制备方法和应用。

背景技术

硅橡胶的主链由硅原子和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团。硅橡胶显著的特征是具有良好的生物相容性，生物稳定性，耐高温和氧气稳定性。但是硅橡胶的力学强度差，只有中等耐油、耐溶剂性能。

聚丙烯具有良好的抗弯曲疲劳性、耐热性、耐化学药品性，易于加工。聚氨酯热塑性弹性具有良好的耐油性、耐老化性、生物相容性。因此以硅橡胶/聚丙烯或硅橡胶/聚氨酯共混，可以结合两者的优点，制备出新型材料。

然而，硅橡胶与聚丙烯/聚氨酯的相容性并不好，制备的共混物的微观相态结构不够精细，影响共混材料的力学性能。

中国专利CN1067517362004制备了一种硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体，制备过程中所使用的相容剂为硅烷偶联剂KH550，KH907，KH560中的一种或几种。该方法通过反应相容剂与硅橡胶反应，在硅橡胶分子上接上极性基团，增强了硅橡胶与聚氨酯之间的相容性。中国专利CN 102153853A利用硅改性聚氨酯为相容剂来提高两相的相容性。

上述共混材料的制备中所使用的相容剂皆为反应型相容剂，由于共聚物固有的柔性，这些相容剂在材料强剪切反应过程中容易从界面脱离而形成胶束，造成相容效率的降低。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物。所述聚合物共混物具有相对更小的粒径，微观相态结构精细，力学性能更好，具有一定的实用性。

所述硅烷碳量子点增容的聚合物共混物，由包括硅橡胶、塑料、硅烷碳量子点和抗氧剂的原料混合制得；其中，

所述硅烷碳量子点的表面带有长链的硅烷偶联剂官能团；

所述塑料为聚丙烯或聚氨酯。

本发明首次提出以硅烷碳量子点作为共混材料的增容剂，利用其硅烷偶联剂分子链与硅橡胶分子链缠结，从而起到物理相容作用，可明显降低聚合物共混物中橡胶相粒径，提高共混物的力学性能，具有一定的实用性。

所述硅烷碳量子点的尺寸为2-5nm。在此条件下可以进一步提高相容效率。

所述硅烷碳量子点由柠檬酸与硅烷偶联剂制成；优选地，所述硅烷偶联剂选自硅烷KH792。

其中，所述柠檬酸粉末与硅烷KH792的质量体积比为(0.25-1.0)：10，优选为0.25/10、0.5/10、0.75/10或1.0/10，更进一步优选为0.5/10。通过调整用量比例获得更多的硅烷分子链，从而进一步提高增容作用。

作为本发明的具体实施方式之一，所述硅烷碳量子点采用下述方法制得：将柠檬酸粉末与硅烷KH792加入聚四氟乙烯内衬中，通入氮气后，将内衬置于不锈钢反应釜中进行反应；待反应釜冷却到室温，得到深棕色液体，用石油醚萃取，即得。所得硅烷碳量子点的尺寸为2nm。

其中，所述反应的温度为150-200℃，优选为180℃；所述反应的时间为2-12h，优选为6h。

上述所述硅烷碳量子点的制备方法中，所述柠檬酸粉末还可先溶于DMF中，搅拌均匀后，再与硅烷KH792加入到聚四氟乙烯内衬中；。后续步骤相同，所得硅烷碳量子点的尺寸为5nm。