[发明专利]一种多官能化合物极性改性无机微纳米填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多官能化合物极性改性无机微纳米填料及其制备方法。所述多官能化合物改性无机微纳米填料是由100质量份无机微纳米填料和0.01～5质量份的多官能化合物反应制得。将无机微纳米填料和多官能化合物溶液经搅拌混合均匀，使多官能化合物通过极性基团物理吸附到无机微纳米填料表面。被吸附的无机微纳米填料利用多官能化合物的极性分子结构可以提高无机微纳米填料的极性而提高其在极性和/或弱极性聚合物中的分散性从而提高无机微纳米填料与聚合物基体的界面强度，进而提高无机微纳米填料的补强效果。

技术领域

本发明涉及聚合物领域，具体涉及一种多官能化合物极性改性无机微纳米填料及其制备方法。

背景技术

无机微纳米填料是聚合物的理想填料，可在一定程度上改善材料力学性能和热稳定性，且可大大降低成本，从而有效解决产品性价比低的问题。然而，多种无机微纳米填料类是非极性材料，而与常用的强极性聚合物材料(极性橡胶和极性塑料)由于二者极性差异大，即使是强极性材料，由于其自身相互作用力太强，未改性无机微纳米填料在极性聚合物制备过程中也存在以下诸多问题：①无机微纳米填料在极性聚合物基体中分散性差、易团聚、难吃料；②极性聚合物基体-无机微纳米填料界面相容性差，材料力学性能较差；③生产过程生热大，易聚合物分子量下降。因此，在使用无机微纳米填料时必须根据基体极性对其进行改性。

脂肪酸(盐)、磷酸酯类、季铵盐类、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂以及复合偶联剂等是最常用的无机微纳米填料表面非极性改性材料。然而，由于偶联剂的自缩合比较严重，反应活性较低，从而导致其对无机微纳米填料的改性效率低下。

鉴于上述无机微纳米填料在材料工业中的重要性以及现有偶联剂改性无机微纳米填料极性改性方法的欠缺，对无机微纳米填料进行极性改性可提高无机微纳米填料的极性，提高无机微纳米填料与极性和/或弱极性聚合物的相容性，从而提高无机微纳米填料在极性和/或弱极性聚合物的分散均匀性。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种多官能化合物极性改性无机微纳米填料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种多官能化合物改性无机微纳米填料，由无机微纳米填料和多官能化合物反应制得，无机微纳米填料和多官能化合物的反应质量配比为100：0.01～5。

所述无机微纳米填料为橡胶和塑料常用无机填料，包括但不限于硫酸钙晶须，蒙脱土，陶土，滑石粉，云母粉，高岭土，白土，石棉粉，碳纳米管，石墨烯，富勒烯，石灰石，方解石，炭黑。

所述多官能化合物为含有极性基团的有机化合物，所述极性基团包括但不限于羟基、胺基、酚羟基、酰胺基、脲基、羧酸盐、羧酸基，羰基或氨酯基。

多官能化合物为：非离子型表面活性剂(聚醚、聚酯、聚乙二醇、聚乙烯醇等)；多胺基化合物(如3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、甲基二乙醇胺、六次甲基四胺、六甲氧基甲基密胺等)；羧酸盐类(硫酸酯盐、磷酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐等)；植物多酚(水解单宁、缩合单宁或复杂多酚中的一种或多种的混合物，或以植物多酚为主要成分的天然产物)；官能化纤维素(羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等)，多肽分子化合物及其衍生物(多肽硫酯、缩酯环肽等)。

所述多官能化合物改性无机微纳米填料的制备方法为：

首先将无机微纳米填料和多官能化合物溶液经搅拌混合均匀，使多官能化合物通过极性基团物理吸附到无机微纳米填料表面；经过滤干燥后制得多官能化合物改性无机微纳米填料。

具体地，将多官能化合物配成所需浓度的溶液，然后多官能化合物溶液与无机微纳米填料粉料在热混机中边加热边搅拌，搅拌转速为1000～5000转/分钟，搅拌时间为5～30分钟。