[发明专利]纳米SiO2/PMMA的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米SiO₂/PMMA的合成方法。特别是涉及一种通过乳液聚合制备以纳米SiO₂为核，MMA为壳层单体的纳米SiO₂/PMMA的合成方法。

背景技术

随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧改性彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法，而弹性体韧性往往是以牺牲材料的宝贵刚性、尺寸的稳定性、耐热性为代价的。

纳米粒子凝聚力强、易团聚，在纳米无机颗粒的表面接枝上聚合物被认为是改变纳米无机颗粒与聚合物基体之间粘结性能、防止其团聚的最有效的方法之一。

从复合材料的观点出发，若粒子刚硬且与基体树脂结合良好，刚性粒子也能承受拉伸应力，起到增强增韧作用。采用纳米刚性粒子填充聚甲基丙烯酸甲酯，不仅会使材料韧性，强度方面得到提高，而且其性能价格比也将是其它材料不能比拟的。另外由于某些工程塑料价格较高，人们希望尽量利用加工及生产过程中的二次料，但热塑性树脂经二次加工后各种性能均会有不同程度的下降，利用刚性纳米粒子对废料进行一定的改性后可有效提高热塑性工程塑料的废料利用率，还可降低成本，从而缓解资源短缺以及环境污染等问题。

PP在室温及低温下的韧性较差，PE具有良好的韧性和弹性。PE的加入可以改善PP的韧性，但强力降低；无机刚性粒子的加入可提高纳米SiO2的拉伸强度，但纳米SiO2分散性差，需要选择一种合适的方法对其进行表面改性。

乳液聚合有独特的机理并且有很多优点：(1)以水为分散介质，价格便宜而且操作安全。乳液的粘度与聚合物分子量及聚合物含量无关，这有利于搅拌等操作。(2)聚合速率快，同时产物分子量高，可以在较低的温度下聚合。(3)直接应用胶乳的场合，更宜采用乳液聚合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用乳液聚合法制备纳米SiO₂/PMMA复合材料的纳米SiO₂/PMMA的合成方法。

本发明所采用的技术方案是：一种纳米SiO₂/PMMA的合成方法，包括有如下阶段：第一阶段：合成PMMA；第二阶段：以无机SiO₂颗粒为反应器，并对其进行处理；第三阶段：使用第一步和第二步的结果制备纳米SiO₂/PMMA。

所述的合成PMMA包括发下步骤：

第一步：对原料进行预处理：称取10g NaOH固体，加入200ml蒸馏水，用玻璃棒不断搅拌，使其充分溶解，配制出5％的NaOH水溶液；用量筒量取50ml甲基丙烯酸甲酯，倒入分液漏斗中，然后用配制好的5％的NaOH水溶液去除甲基丙烯酸甲酯中的阻聚剂，清洗三遍后再用蒸馏水洗涤两遍；

第二步：分别称取乳化剂十二烷基磺酸钠0.5g，引发剂过硫酸铵0.2～0.4g，蒸馏水100mL，一起加入到四口瓶中，在70～75℃下搅拌，充分乳化20min；

第三步：将清洗过的单体MMA50mL，用滴液漏斗滴加到反应体系中，在30min中内滴加完毕，在实验温度下反应3h，乳液发微蓝光，反应完毕，得聚甲基丙烯酸甲酯乳液；

第四步：在聚甲基丙烯酸甲酯乳液中加入0.1gNaCl，加入的同时不停的搅拌，使聚甲基丙烯酸甲酯从乳液中析出；

第五步：将析出的聚甲基丙烯酸甲酯倒入表面皿中，放入烘箱中，在80℃下烘干5h即得白色粉末。

所述的对无机SiO₂颗粒反应器进行处理包括如下步骤：

第一步：将无机的SiO₂颗粒首先在甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂中浸泡两天；

第二步：把浸泡后的无机SiO₂颗粒放到与甲基丙烯酸甲酯不溶的溶剂水中，调节至完成聚合；

所述的制备纳米SiO₂/PMMA包括如下步骤：

第一步：安装搅拌装置，将水浴调节至实验所需温度70～75℃；

第二步：分别称取乳化剂0.5g，引发剂过硫酸铵0.2～0.4g，NaHCO₃ 1g，在第二阶段中用MMA单体浸泡两天后的纳米SiO₂2.5g，蒸馏水100mL一起加入到四口瓶中，充分乳化20min；

第三步：用5％的NaOH水溶液清洗第二步所得到的单体；