[发明专利]一种纳米填料原位引发合成含硫聚合物的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种纳米填料原位引发合成含硫聚合物的制备方法及其产品和应用，制备方法包括：(1)将纳米填料、强碱与溶剂混合，高温下反应制备得到预处理的纳米填料；(2)以预处理的纳米填料为引发剂，原位引发含硫一碳单体与环氧单体进行阴离子开环聚合得到含硫聚合物。本制备方法，反应过程绿色无污染、无有毒化合物的产生，且能实现纳米填料均匀分散在聚合体系中，原位对聚合物材料增强增韧；制备得到的含硫聚合物具备优异的力学性能与高介电常数，有望用于光学器件、生物医疗、航空航天、电子电器等领域。

技术领域

本发明涉及含硫聚合物的技术领域，尤其涉及一种纳米填料原位引发合成含硫聚合物的制备方法及其制备得到的产品和该产品在制备具有高介电常数的介电材料中的应用。

背景技术

含硫聚合物如聚硫醚、聚硫代碳酸酯等由于其主链上存在硫原子而被赋予较好的耐热性能和离子吸附能力，被广泛地应用在工程塑料、光电材料及光学器件等领域。

目前，聚硫代碳酸酯多采用缩合聚合、环硫代碳酸酯开环聚合和含硫一碳单体(C1)与环氧化物共聚合来制备。其中，缩合聚合在反应过程中必须使用有毒化合物硫光气，致使合成路线不符合环保要求；环硫代碳酸酯开环聚合所得的聚硫代碳酸酯难溶于普通的有机溶剂，处理成本高，且受到单体种类较少的限制；含硫一碳单体(C1)与环氧化物共聚合需要选择合适的引发剂和溶剂，反应机理复杂，并且体系中会产生大量的环状产物和其它复杂聚合物等副产物，后处理成本高。聚硫醚多是由环硫烷烃的开环聚合、巯基与双键或者三键的点击反应制备得到，但使用到的单体仅可以在实验室阶段进行研究，不适合大规模生产，且价格相对较贵，常温下易与氧气反应，不易存储。

含硫聚合物在实际使用前多要填充纳米填料进行力学性能的增强，传统的方式多为直接的简单共混，容易造成纳米填料的团聚造成分散不均匀的问题；也可以先对纳米填料进行改性再与聚合物进行机械共混，虽然能一定程度上提高填料在聚合物基体中的分散程度，但处理工艺一般较为复杂，难以实现大规模的工业化制备。

含硫聚合物除了可以在光学材料、工程塑料等领域有广泛应用，也可用于介电聚合物的构建。介电聚合物是一类介于导电与介电聚合物之间的一类聚合物，可广泛的应用在人工肌肉、电容器等领域，为了能有更优异的性能，需要介电聚合物具备较高的介电常数(ε’)。为了实现这一目标，也需要含硫聚合物与纳米填料进行物理共混，从而大幅度提高其介电常数。而常规的填料与聚合物的共混仍然存在前文所述的问题，此外也容易造成含硫聚合物复合材料介电损耗高，从而降低其实际使用价值。

因此，为了使含硫聚合物有更广泛的应用范围和使用价值，需要开发一种新型的含硫聚合物基纳米复合材料的制备方法，从而能大幅提高其力学性能、介电性能，并解决纳米填料分散不均匀的难题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种纳米填料原位引发合成含硫聚合物的制备方法，反应过程绿色无污染、无有毒化合物的产生，且能实现纳米填料均匀分散在聚合体系中，原位对聚合物材料增强增韧；制备得到的含硫聚合物具备优异的力学性能与高介电常数。

具体技术方案如下：

一种纳米填料原位引发合成含硫聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米填料、强碱与溶剂混合，高温下反应制备得到预处理的纳米填料；

(2)以所述预处理的纳米填料为引发剂，原位引发含硫一碳单体与环氧单体进行阴离子开环聚合得到含硫聚合物。