[发明专利]聚合物接枝改性的杂化Janus纳米颗粒及其制备方法和用途

摘要

本发明属于橡塑填料领域，尤其涉及一种利用多种化学反应实现聚苯乙烯/二氧化硅有机无机杂化Janus颗粒表面接枝上聚合物及其制备方法和用途。本发明的一种聚合物接枝杂化Janus纳米颗粒，在通过化学键连接在一起的聚苯乙烯球和二氧化硅球组成的Janus纳米颗粒的单球面或双球面接枝聚合物，双球面接枝同种聚合物或接枝不同种聚合物。该类接枝上聚合物的聚苯乙烯/二氧化硅有机无机杂化Janus纳米颗粒填料填充到胶料后分散性变好，胶料定伸应力，整体储能模量增加，耐磨性，撕裂性能，强度和断裂伸长率都将明显改善。尤其对于不同橡胶共混体系，接枝不同橡胶分子的Janus颗粒将显著改善不同橡胶的混合效果，极有利于多元橡胶整体性能的发挥。

主权项

一种聚合物接枝杂化Janus纳米颗粒，其特征在于，在通过化学键连接在一起的聚苯乙烯球和二氧化硅球组成的Janus纳米颗粒的单球面或双球面接枝聚合物，双球面接枝同种聚合物或接枝不同种聚合物；聚合物接枝杂化Janus纳米颗粒的制备方法，根据Janus纳米颗粒接枝聚合物位置的不同，包括如下方式：只在Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面接枝聚合物，其具体步骤如下：(1)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂里，在10℃－60℃温度下聚合10min‑10h；(2)利用真空抽去剩余的单体得到带活性端基的聚合物；(3)将提前在干燥的烷烃试剂里分散好的Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，加入到步骤(2)制备的带活性端基的聚合物体系中，反应0.1‑6h后加入乙醇终止反应，离心得到只在Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面接枝聚合物填料；只在Janus纳米颗粒的二氧化硅球表面接枝聚合物，其具体步骤如下：(1)将Janus颗粒分散于干燥的烷基溶剂中，向体系内加入中间试剂改性二氧化硅表面，Janus颗粒与中间试剂重量比为1：2－10，反应0.5‑10h；(2)离心去除过量的的中间试剂得到改进的Janus颗粒；(3)利用干燥的烷烃溶剂分散Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，再将其加入到带不同端基的聚合物体系，反应后离心得到只在Janus纳米颗粒的二氧化硅球表面接枝聚合物的填料；在Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球和二氧化硅球表面皆接枝聚合物，其具体步骤如下：(1)Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面枝接聚合物：(a)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂里，在10℃－60℃温度下聚合10min‑10h；(b)利用真空抽去剩余的单体得到带活性端基的聚合物；(c)将提前在干燥的烷烃试剂里分散好的Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200加入到步骤(b)制备的带活性端基的聚合物体系中，反应0.1‑6h后加入乙醇终止反应，离心得到只在Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面枝接聚合物填料；(2)在Janus纳米颗粒的二氧化硅球表面枝接聚合物：(a)将步骤(1)聚苯乙烯球表面接枝聚合物的Janus颗粒分散于干燥的烷基溶剂中,其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，向体系内加入中间试剂改性二氧化硅表面，Janus颗粒与中间试剂重量比为1：2－10，反应0.5‑10h；(b)离心去除过量的的中间试剂得到改进的Janus颗粒；(c)利用干燥的烷烃溶剂分散Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，再将其加入到带不同端基的聚合物体系，反应后离心得到Janus纳米颗粒的表面枝接聚合物的填料；对Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球和二氧化硅球表面接枝聚合物可以进行氢化，其具体步骤如下：(1)Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面枝接聚合物：(a)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂里，在10℃－60℃温度下聚合10min‑10h；(b)利用真空抽去剩余的单体得到带活性端基的聚合物；(c)将提前在干燥的烷烃试剂里分散好的Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，加入到步骤(b)制备的带活性端基的聚合物体系中，反应0.1‑6h后加入乙醇终止反应，离心得到只在Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面枝接聚合物填料；(2)在Janus纳米颗粒的二氧化硅球表面枝接聚合物：(a)将步骤(1)聚苯乙烯球表面接枝聚合物的Janus颗粒分散于干燥的烷基溶剂中，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，向体系内加入中间试剂改性二氧化硅表面，Janus颗粒与中间试剂重量比为1：2－10，反应0.5‑10h；(b)离心去除过量的的中间试剂得到改进的Janus颗粒；(c)利用干燥的烷烃溶剂分散Janus颗粒，其中颗粒与烷烃重量比为1:20‑200，再将其加入到带不同端基的聚合物体系，反应后离心得到Janus纳米颗粒的表面枝接聚合物的填料；(3)可对步骤(1)的Janus纳米颗粒的聚苯乙烯球表面接枝的聚合物首先加入氢化试剂氢化，再进行步骤(2)的接枝反应，或者直接对步骤(2)最终得到的两面均接枝聚合物的颗粒进行氢化。