[发明专利]高性能纳米复合乳胶

说明书

本发明针对高性能纳米复合乳胶，并且更具体地说，针对一种由基于SiO₂的核壳型结构的胶体浇注得到的纳米复合膜。

技术领域

本发明涉及高性能纳米复合乳胶，并且更具体地说，涉及一种由基于SiO₂的核壳型结构的胶体浇注得到的纳米复合膜。

背景技术

有机-无机胶体纳米复合粒子因其优良的性质(光学性质、机械性质、流变性、电学性质、催化性质以及阻燃性)而具有许多于复合材料、生物传感器、光子晶体、涂料、催化剂中的可能应用。

已报导若干用于制备胶体纳米复合粒子的方法，包括细乳液聚合法、乳液聚合法和分散聚合法。由此得到的胶体纳米复合粒子可以为单层或多层的核壳型树莓状结构(raspberry-like structure)。然而，迄今所报导的有关胶体纳米复合粒子的所有这些工作几乎都涉及在合成方法和形态可控性中，并且很少关注到这些胶体杂合粒子的膜性能。

近来，已经对通过水性乳液聚合法制备的树莓状聚合物/二氧化硅胶体纳米复合粒子的成膜性质进行了研究，并且发现所包埋的二氧化硅的量可以达到约40％。随着二氧化硅含量增加，这些纳米复合膜的透明度递减，但展现颇具前景的阻燃特性。

发明内容

本发明的一个目的是开发一种胶体纳米复合物，所述纳米复合物可以达到较高的SiO₂含量，同时呈现与纯聚合物膜几乎相同的高透明度(在可见光范围内透射率＞90％)，并且还显示出改善的机械性质、抗UV老化性和防垢性。

本发明还提供一种经由原位乳液共聚合法合成基于SiO₂的核壳型纳米复合胶体的方法。

在另一方面中，本发明提供一种用于制备高性能纳米复合膜的方法。

附图说明

图1显示了(a)裸SiO₂、(b)GPTMS改性的SiO₂和(c)SiO₂/P(MMA-BA)胶体粒子的FTIR光谱。

图2显示了(a)裸SiO₂、(b)GPTMS改性的SiO₂和(c)SiO₂/P(MMA-BA)胶体粒子的XPS光谱。

图3显示了(a)裸SiO₂；(b)GPTMS改性的SiO₂；具有(c)30％(批号10)和(d)60％(批号4)SiO₂含量的SiO₂/P(MMA-BA)核壳型粒子；以及用(e)0.25％(批号7)和(f)1.5％的不同量AIBA制备的SiO₂/P(MMA-BA)核壳型粒子的TEM图像。

图4显示了以下乳胶膜的截面SEM图像：(a)纯聚合物膜；含有(b)30％和(c)60％SiO₂的SiO₂/P(MMA-BA)核壳型乳胶膜；(d)以物理方式掺合含有30％SiO₂的乳胶膜。

图5显示了以下各物的UV-VIS透射率光谱：(a)纯聚合物乳胶膜；和具有(b)30％、(c)40％、(d)60％SiO₂的SiO₂/P(MMA-BA)纳米复合乳胶膜；(e)通过常规物理掺合方法得到的含30％SiO₂的纳米复合乳胶膜。

图6显示了在QUV加速老化测试后纳米复合膜的光泽度变化。

图7显示了以下各物的代表性装载-保持-卸载曲线：(a)纯聚合物乳胶膜；和含(b)40％、(c)50％、(d)60％SiO₂的SiO₂/P(MMA-BA)纳米复合乳胶膜。