一種星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法和應用的製作方法
2023-06-05 16:22:06 1
一種星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於功能高分子材料領域，提供了一種星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法和應用。通過季戊四醇和α-溴代異丁醯溴合成星形引發劑來引發苯乙烯（St）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）和甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷（KH-570）反應，生成星形大分子偶聯劑。本發明的大分子偶聯劑結構明確，分子量可控，這使其匯集了有機聚合物和偶聯劑功能為一體，當處理無機增強材料後添加到聚合物基體中，可使聚合物基複合材料形成比較好的界面，提高了複合材料綜合性能。
【專利說明】一種星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於功能高分子材料領域，特別涉及一種利用原子轉移自由基聚合(ATRP)法製備星形結構的矽烷類大分子偶聯劑的製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]隨著高分子複合材料不斷推廣和應用，對高分子複合材料的綜合性能的要求進一步提高。複合材料體系中決定無機填料填充聚合物複合材料物理力學性能的一個主要因素是無機填料與基體的相容性和界面結合狀況。為改善無機填料與基體之間的相容性，需要對無機填料進行表面處理。一般採用矽烷偶聯劑等對其表面進行處理的解決方法。偶聯劑通常在添加基體料量的0.5%到3%即可使複合材料的物理化學性能得到明顯的改善。
[0003]矽烷偶聯劑含有活性的矽氧基團，能與無機填料的表面形成牢固的結合併且偶聯劑中的有機部分與聚合物基體間產生物理和化學相互作用而達到提高無機物與有機物間的相容性。但是小分子偶聯劑在複合材料中所形成的界面層較薄且脆，效果不理想。因此現有的小分子偶聯劑已經不能滿足複合材料的高性能要求。採用大分子偶聯劑時，一方面因無機填料表面的偶聯劑分子鏈與基體的聚合物分子鏈形成強烈的物理纏繞等相互作用，另一方面通過改變大分子矽烷偶聯劑的鏈結構和組成，可以調節矽烷大分子偶聯劑的強度和柔性實現對複合材料中填料與基體之間界面結構的控制和優化，從而達到提高複合材料性能的目的。
[0004]星形聚合物的溶液和本體粘度比相同分子量的線性聚合物要低的多，而且具有高溶解度、低粘滯性和非晶化的特點，其緊密的結構也提供了小的流體力學體積和高密度的功能團分布，通過改變分支度可以很好地控制其物理和化學性質。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於:提供一種新的星形矽烷類大分子偶聯劑聚合物體系的製備方法，本發明採用的技術方案是:
[0006]本發明提供了一種新的星形矽 烷類大分子偶聯劑，4AP(St-CO-BMA-CO-KH-570)，結構式為
[0007]
【權利要求】
1.一種星形矽烷類大分子偶聯劑，其特徵在於:所述大分子偶聯劑為4AP (St-co-BMA-co-KH-570),結構式為
2.如權利要求1所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:所述製備方法的步驟為: (1)將季戊四醇、三乙胺、α-溴代異丁醯溴、溶劑混合，避光反應，後處理，得到星形引發劑PT-Br ； (2)在氮氣環境下，將步驟(1)中得到的星形引發劑，與溴化亞銅、2，2』-聯吡啶混合，並加入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(ΚΗ-570)與溶劑，升溫反應，得到星形大分子偶聯劑。
3.如權利要求2所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:步驟(1)中，季戊四醇與α-溴代異丁醯溴的比值為0.2 — 0.3g/ml ;α-溴代異丁醯溴、三乙胺與溶劑的體積比為1:0.5:1.5—1:1:2.5。
4.如權利要求2所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:步驟(1)中，先將季戊四醇、三乙胺和部分溶劑攪拌均勻，另外，將α-溴代異丁醯溴和剩餘溶劑混合，並至恆壓滴液漏鬥中，以滴加的方式加入。
5.如權利要求2所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:步驟(1)中，所述的後處理為，洗滌、萃取、旋轉蒸餾和重結晶。
6.如權利要求2所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，星形引發劑(PT-Br)與苯乙烯的摩爾比為1:100 — 1:500 ;甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KH-570)、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯與溶劑的體積比為1:10:20:10 — I:10:30:10。
7.如權利要求2所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，首先，將乾燥的克氏瓶除空氣後充滿氮氣，加入溴化亞銅與2，2』 -聯吡啶形成黑色粉末，隨後加入步驟(1)中得到的星形引發劑，抽真空-通氮氣，注入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷與溶劑，密封后放於80— 90°C油浴鍋內反應8 — IOh後，產物用甲醇沉澱，抽濾後，於真空烘箱中乾燥，得到星形大分子偶聯劑。
8.如權利要求1所述的星形矽烷類大分子偶聯劑的應用，其特徵在於:應用於製備聚苯乙烯複合材料。·
【文檔編號】C08K3/36GK103819600SQ201310641606
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】張洪文, 周仕龍, 姜彥 , 俞強 申請人:常州大學