[发明专利]一种制备纳米TiO2-聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米TiO₂表面改性技术领域，涉及一种纳米TiO₂表面接枝的方法，特别涉及在纳米TiO₂表面通过氧化还原引发甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合、接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）链，从而得到表面固定有PMMA的纳米TiO₂杂化粒子（纳米TiO₂-PMMA粒子）的方法。

背景技术

二氧化钛（TiO₂，俗称钛白粉），是常用的一种金属氧化物，广泛用作树脂与涂料的填料，还广泛用在牙膏、化妆品等日化产品等。它不仅可以赋予填充后所得材料白色，还可以吸收紫外线，从而以赋予材料抗老化、抗光老化等特点。此外，二氧化钛还能在某些波长电磁波辐射下，催化部分有机物的分解，从而提高材料抗污能力。

但是，由于表面自由能相差较大，微米或纳米尺寸的TiO₂等无机粉体在树脂或涂料中难以稳定分散，容易凝聚成更大尺寸的团簇，难以发挥填充改性的目的，对涂料、牙膏等而言，还会大幅度提高体系粘度，导致加工困难、无法稳定保存、性能变差等，失去使用价值。因此，人们也采取了不同的方法来对TiO₂进行表面处理。最简单的方法是使用硬脂酸对TiO₂表面进行包覆，但是这种方法往往只对微米级粒子有效，而对纳米级TiO₂则效果不理想。

人们也陆续提供了一些方法在TiO₂表面产生聚合物链，利用聚合物链来降低表面自由能、提高TiO₂在不同基体中的分散性。一般说来有一下几种方法：

1.表面接枝缩合共聚合法：罗运军利用表面固定有氨基或醇羟基的TiO₂与AB_x型单体的缩合共聚合得到了表面固定有超支化聚合物的TiO₂粒子（罗运军、赵辉超细粒子表面改性的新方法中国发明专利ZL 200410042527.7）。熊磊则先在TiO₂固定伯胺单分子层，然后与N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯单体进行缩合共聚合，从而在表面得到固定有超支化聚（酰胺-胺）的纳米TiO2粒子（熊磊、马宏毅、王汝敏、梁红波、管静超支化聚(胺-酯)接枝改性纳米TiO₂粒子的研究材料工程2010,(3):34-37）。此方法的主要缺点是由于外加入的单体之间也能互相反应，因此无法完全避免未接枝于纳米TiO₂粒子表面的游离聚合物的产生，因此后处理较复杂。