[发明专利]一种新型有机-无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法

摘要

本发明公开一种有机‑无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法，主要在二氧化硅Janus片两侧，分别沉积导热金属纳米粒子和接枝有机分子。与有机分子改性无机填料形成的均质材料相比，Janus填料特有优势体现在：导热无机粒子密集沉积于填料一侧，彼此充分接触，有利于局部范围内形成导热通路；有机分子接枝于填料另一侧，既可改善填料分散，又能保留导热粒子原有的导热能力；在与基体材料复合加工时，由于Janus填料的片状结构，尤其无机粒子在填料一侧沉积引起的面内外密度的不对称性，使Janus填料取向分布于聚合物基体中，并在低填充份数下构建导热网络，有效改善聚合物复合材料的导热性。

主权项

1.一种新型有机‑无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法，其特征是，(1)有机‑无机杂化片状Janus导热填料是以片状二氧化硅为基板，在基板两侧分别沉积有导热的无机金属粒子，以及改善填料与聚合物基体相容性的有机分子；(2)其制备方法包括以下步骤：①以内部带羟基、外部带氨基的SiO₂中空球为模板，将其分散于含有金属盐与保护剂的水溶液，其中，中空球浓度为0.01～10wt％，保护剂与金属盐的质量比为0.1～10；②在步骤(a)得到的分散体系中加入还原剂，利用中空球表面氨基与金属离子的络合作用，将金属离子还原成零价金属，并沉积于中空球的表面，获得金属纳米粒子沉积的SiO₂中空球，其中，还原剂与金属离子摩尔比为0.1～10；③将沉积金属纳米粒子的中空球粉碎，使内部功能性羟基暴露出来，以获得一面带金属粒子、一面带羟基的Janus片(M‑J‑OH)；④对Janus片(M‑J‑OH)另一面的OH‑直接进行表面改性，引入硅烷偶联剂Y‑R‑Si(OR)₃，利用硅烷偶联剂与羟基的反应，在Janus片表面引入官能团Y，制得M‑J‑Y Janus片备用；⑤将M‑J‑Y Janus片与助催化剂分散于溶剂中，随后加入单体，使官能团Y引发单体进行聚合；或将预先经阴离子聚合制备的聚合物刷与Y反应，实现有机分子的键入，获得有机‑无机杂化的片状Janus填料。