[发明专利]一种纳米粒子型原位引发剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米粒子型原位引发剂及其制备方法和应用。本发明的制备方法包括：首先γ‑异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和亚硫酸氢钠反应30～35分钟，乙醇作为溶剂和水解抑制剂，然后升温再加入氨水和纳米二氧化硅反应2～4小时，然后离心并用乙醇冲洗，干燥得到纳米粒子型原位引发剂。本发明通过对纳米二氧化硅粒子的化学修饰，使其表面带有引发活性，在原位细乳液聚合过程中，纳米粒子引发剂可引发丙烯酸酯聚合，使丙烯酸酯聚合物直接接枝于粒子表面，从而降低凝胶率，提高树脂耐水性和力学强度。

技术领域

本发明涉及化学引发剂，具体地说是一种纳米粒子型原位引发剂及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚丙烯酸酯拥有优异的成膜性、粘接性、透明性、耐光性和耐候性，广泛应用于皮革、涂料、胶粘剂等领域。将纳米二氧化硅粒子引入聚丙烯酸酯中，制备有机-无机杂化材料，可以有效改善聚丙烯酸酯的耐水性和力学性能。但如果直接将纳米二氧化硅粒子添加到丙烯酸酯乳液中，纳米粒子将很难均匀分散，甚至发生相分离而难以奏效。

通过原位细乳液聚合方法来制备二氧化硅-丙烯酸酯杂化乳液是近些年发展起来的聚合技术，能够实现聚丙烯酸酯对纳米二氧化硅粒子的包覆，提高分散效果和利用率；还可以先利用含双键的硅烷偶联剂对纳米粒子进行改性，得到有聚合活性的纳米粒子，再和丙烯酸酯进行原位细乳液聚合，可提高纳米粒子和聚丙烯酸酯的相互作用力和相容性，但是这种体系中往往还是存在凝胶率高和改性效果不够等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种纳米粒子型原位引发剂，在原位细乳液聚合过程中，纳米粒子引发剂可引发丙烯酸酯聚合，使丙烯酸酯聚合物直接接枝于粒子表面，从而降低凝胶率，提高纳米二氧化硅对树脂的改性效果。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种纳米粒子型原位引发剂，其具有如下结构式：

本发明采用的另一技术方案为：上述纳米粒子型原位引发剂的制备方法，包括以下步骤：

在氮气保护下，将乙醇加入到反应容器中，开启搅拌，控制温度为15～25℃，加入亚硫酸氢钠水溶液，然后加入γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，反应30～35分钟；升温至40～50℃，加入氨水，再加入纳米二氧化硅反应2～4小时，然后离心并用乙醇冲洗，干燥得到纳米粒子型原位引发剂；

上述各原料的用量如下，以重量份计：

作为上述技术方案的补充，所述纳米二氧化硅的粒径为20～50纳米。

作为上述技术方案的补充，所述亚硫酸氢钠水溶液的质量浓度为20～25％，优选为25％。

作为上述技术方案的补充，所述氨水的质量浓度为22～28％，优选为25％。

本发明采用的再一技术方案为：上述纳米粒子型原位引发剂在丙烯酸酯乳液聚合中的应用，采用的工艺具体包括：将60～90g丙烯酸酯和1～3g纳米粒子型原位引发剂加入到反应容器中，开启搅拌，滴入100～120g质量浓度为0.8～1.5％的十二烷基硫酸钠水溶液，再超声10～20分钟；通入氮气，升温至30～40℃，加入0.3～0.6g过硫酸钠引发聚合，自然反应升温至70～85℃，然后保温1～2小时，再降温出料。

作为上述技术方案的补充，所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中一种或一种以上的混合物。

本发明具有以下有益效果：本发明以乙醇作为溶剂和水解抑制剂，γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和亚硫酸氢钠反应后，再对纳米二氧化硅粒子进行化学修饰，使其表面带有引发活性。在原位细乳液聚合过程中，本发明的纳米粒子引发剂可引发丙烯酸酯聚合，使丙烯酸酯聚合物直接接枝于粒子表面，从而降低凝胶率，提高树脂耐水性和力学强度。

附图说明