[发明专利]超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料及其制备方法

权利要求书

1.超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料，其特征在于其化学结构式为：

其中，Silica为二氧化硅，m为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷聚合度，n为甲基丙烯酸七氟丁酯的聚合度。

2.如权利要求1所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制备硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅

在容器中依次加入纳米二氧化硅、甲苯和硅烷偶联剂3-氨基丙基三甲氧基硅烷，抽真空-充惰性气体以排除体系中的空气，油浴中回流反应，离心分离，倾去上层溶剂，除去吸附的硅烷偶联剂，干燥，得硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；

2)制备纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂

在经烘烤处理的容器中加入硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅和甲苯，密封抽真空-充惰性气体，再依次加入三乙胺和2-溴异丁酰溴，反应结束后离心分离，倾去有机溶液，除去副产物季胺盐，干燥，得浅黄色的纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂；

3)制备SiO₂-聚甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷大分子引发剂

在经烘烤的容器中加入纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂，以卤化亚铜为催化剂，含吡啶环化合物或含吡啶环化合物的衍生物为催化剂配体，分别加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和惰性溶剂，抽真空-充氮气循环至少3次后，将容器置于恒温油浴中搅拌反应，再冷却到室温以终止反应，再溶于四氢呋喃中，离心分离，收取纳米二氧化硅杂化材料沉淀，分别用四氢呋喃、丙酮超声洗涤，以除去吸附的游离聚合物，干燥，得SiO₂-聚甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷大分子引发剂；

4)制备氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米超疏水材料

单体甲基丙烯酸七氟丁酯的原子转移自由基聚合在惰性气氛保护下进行，在经烘烤的容器中加入SiO₂-聚甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷大分子引发剂，以卤化亚铜为催化剂，含吡啶环化合物或其衍生物为催化剂配体，在惰性溶剂中进行原子转移自由基聚合，经过抽真空-充氮气循环至少3次后加热反应，冷却到室温以终止反应，再溶于四氢呋喃中，离心分离，收取纳米SiO₂杂化材料沉淀，分别用四氢呋喃、丙酮超声洗涤，除去吸附的游离聚合物，真空干燥，得SiO₂-聚甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-b-聚甲基丙烯酸七氟丁酯纳米杂化材料，即氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米超疏水材料。

3.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，按摩尔比，纳米二氧化硅表面羟基含量∶甲苯∶3-氨基丙基三甲氧基硅烷为1∶(200～300)∶(1～3)；所述纳米二氧化硅的粒径为14nm。

4.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述油浴中回流反应的时间为12～24h，反应的温度为80～120℃；

所述除去吸附的硅烷偶联剂依次用甲苯和丙酮超声洗涤。

5.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，按摩尔比，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅表面氨基含量∶甲苯∶三乙胺∶2-溴异丁酰溴为1∶(200～300)∶(1～5)∶(1～2.5)。

6.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述反应的温度为0～30℃；所述除去副产物季胺盐先以甲苯，再以丙酮和水混合溶液，最后以丙酮为溶剂各超声至少1次。

7.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，按摩尔比，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷∶催化剂∶纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂∶催化剂配体∶惰性溶剂为(20～60)∶1∶1∶(1～2)∶(200～300)；所述催化剂配体为1，1，4，7，7-五甲基二乙烯基三胺；所述惰性溶剂为甲苯或二甲基甲酰胺。

8.如权利要求2所述的超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述反应的温度为80～120℃，反应的时间控制在3～10h；所述干燥的温度为40～50℃，相对真空度为0.08～0.1MPa。