[发明专利]具有双层壳-核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双层壳‑核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料的制备方法，以葡萄糖溶液为碳源进行水热反应，得到碳微球；将碳微球溶于水和无水乙醇的混合溶液中，加入硅烷偶联剂和无水乙醇的混合溶液，在冷凝回流加热条件下进行反应，得到改性碳微球；将改性碳微球、水和甲基丙烯酸甲酯配成溶液，记为溶液A；配制聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯亚胺的混合水溶液，记为溶液B；将溶液B加入到溶液A中，得到溶液C；将过氧化氢叔丁基加入到溶液C中并加热进行反应；待反应结束，将将产物过滤、离心、洗涤并干燥得到具有双层壳‑核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种具有双层壳-核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料的制备方法。

背景技术

随着纳米材料制备和应用技术的发展，含纳米材料润滑添加剂的研究开发及应用已成为国内外研究的热点之一。其中有机无机纳米复合材料的组装以及相关的纳米技术在制备新型纳米复合材料中越来越受到研究者的关注。这是由于纳米无机物与聚合物基体之间的协同作用，使得聚合物/无机纳米复合材料具有许多新奇的特性，比如优越的力学性能，热性能及稳定性，在高性能润滑油领域表现出了极大的应用价值。通过聚合物单体与无机颗粒表面的化学基团发生作用而使聚合物以化学键的形式包覆在粒子表面，不但可以加强聚合物单体与颗粒之间的作用力，而且复合粒子还可以根据实际需求选择不同的聚合物，使其在不同溶液中稳定存在。

现有制备聚合物-无机复合材料通常需加入乳化剂或交联剂，使得制备工艺复杂且不符合绿色发展理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双层壳-核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料的制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明在不加入引发剂和交联剂的条件下制备出具有双层壳-核结构的碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺复合材料，制备过程简单且没无有害物质产生；此外，本发明所制备的高性能纳米复合材料能够在摩擦过程中降低机械的摩擦系数和磨损率，进而延长机械使用寿命，且成本低，具有一定的商用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有双层壳-核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）以葡萄糖溶液为碳源进行水热反应，反应结束后将产物洗涤若干次，然后抽滤、干燥后得到碳微球；

2）将干燥的碳微球溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，加入硅烷偶联剂和无水乙醇的混合溶液，在冷凝回流加热条件下进行反应，反应结束后将产物洗涤若干次，然后抽滤、干燥后得到改性碳微球；

3）将干燥后的改性碳微球、水和甲基丙烯酸甲酯配成溶液，记为溶液A，通入氮气并持续搅拌；

4）配制甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯亚胺的混合水溶液，记为溶液B，持续搅拌；

5）将搅拌混合均匀的溶液B加入到同样搅拌混合均匀的溶液A中，得到溶液C，并持续搅拌；

6）将过氧化氢叔丁基加入到上述搅拌混合均匀的溶液C中并加热进行反应，整个过程持续通入氮气并搅拌；

7）待反应结束，将将产物过滤、离心、洗涤并干燥得到具有双层壳-核结构碳微球/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯亚胺纳米复合材料。

进一步地，步骤1）所述的葡萄糖溶液浓度为50mg/mL；步骤1）中水热反应的温度为180℃，时间为12h。

进一步地，步骤2）中去离子水和无水乙醇的混合溶液中去离子水和无水乙醇的体积比为5:4，且每90mL去离子水和无水乙醇的混合溶液中加入0.2g碳微球。

进一步地，步骤2）中硅烷偶联剂采用KH550，硅烷偶联剂和无水乙醇的混合溶液具体为：每20mL无水乙醇中加入5mL硅烷偶联剂。