[发明专利]表面接枝磺酸盐的纳米二氧化硅及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及表面接枝磺酸盐的纳米二氧化硅及其制备方法和用途。所述纳米二氧化硅是在纳米二氧化硅的表面接枝‑C(＝O)‑R‑SO₃A基团和‑C(＝O)‑RH基团，其中，A选自Li、Na或K；所述基团的总接枝量为2wt％‑10wt％。本发明的材料，可作为制备聚碳酸酯和聚碳酸酯合金类高分子复合材料的填充材料使用。所述纳米二氧化硅可提高纳米二氧化硅在聚碳酸酯和聚碳酸酯合金中的分散性并提高聚合物材料的综合力学性能，特别是可提高聚碳酸酯的阻燃性能。

技术领域

本发明属于有机功能分子修饰的纳米二氧化硅及其纳米复合材料领域，同时属于阻燃技术领域。

背景技术

聚碳酸酯(PC)树脂是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有优异的耐热性、抗冲击性和尺寸稳定性，是一类应用广泛的通用工程塑料品种之一，在电子电气、机械、汽车、照明及建筑等行业有广泛的应用。

由于电子电气和办公设备等领域对材料阻燃性的高要求，必须对PC进行阻燃改性，目前常用于PC的阻燃剂分为添加型和反应型两种。而反应型又因其添加量小，对性能影响小而受到更为广泛的应用。

这其中，含硫的磺酸盐类阻燃剂，如二苯砜磺酸钾(KSS)，三氯苯磺酸钾(STB)，全氟丁基磺酸钾(KPFBS)应用最为广泛和高效。

纳米无机填料如纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅等由于具有强的紫外光屏蔽功能，且非迁移性优良，将它们加入到聚合物材料中是提高聚合物纳米复合材料抗老化性能的重要发展方向。纳米粒子因其特有的小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应，加入聚合物中，不仅可以改善聚合物的韧性、刚性，还有可能获得优异的透光性、阻隔性、耐热性、防紫外辐射性等功能性。聚合物/无机纳米复合材料的性能在很大程度上取决于无机纳米材料的化学结构、表面修饰状况和它们在聚合物材料中的分散状况。

纳米二氧化硅作为一种无机纳米填料应用于聚合物中，可提高聚合物的综合性能，但由于其表面羟基和不饱和残键的存在，表现出很强的亲水性，与聚合物复合时相容性差，难以均匀分散。因此必须要对纳米二氧化硅进行表面处理，如使用硅烷偶联剂处理(美国专利US 6809149B2)，表面接枝处理，低聚物和大分子包覆处理等，使其表面表现为疏水性，解决与聚合物的相容性问题。

但如何改性纳米二氧化硅将其用于PC的阻燃性能的改善还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种不仅可提高其在聚碳酸酯中的分散性和综合力学性能，同时提高了聚碳酸酯的阻燃性的改性纳米二氧化硅。

本发明的目的之二是提供一种上述改性纳米二氧化硅的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种含有上述改性纳米二氧化硅的聚碳酸酯组合物。

为实现上述目的，本发明提供一种表面接枝磺酸盐的纳米二氧化硅，是在纳米二氧化硅的表面接枝式(1)和式(2)所示的基团：

-C(＝O)-R-SO₃A (1)

-C(＝O)-RH (2)

式(1)中，A选自Li、Na或K；

式(1)和式(2)中，R选自式(3)所示的基团：