[发明专利]一种纳米复合材料及其制备工艺

说明书

本发明披露了一种纳米复合材料及其制备工艺。该纳米复合材料包括约100重量份的橡胶改性的接枝共聚物以及约0.1‑50重量份的胶态金属或金属氧化物纳米颗粒。所述橡胶改性的接枝共聚物(A)通过接枝共聚合而制得，其中包括约30‑65重量份的合成胶(A1)、约40‑90重量份的芳香族乙烯基化合物(A2)以及约25‑50重量份的丙烯腈化合物(A3)。该纳米复合材料具有良好的机械性能，如冲击强度、拉伸强度、以及模量。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料及其制备工艺，更具体地说，本发明涉及一种纳米复合材料。

背景技术

通常，由于其轻质和极好的可模塑性，热塑性树脂具有广泛的应用，但也具有缺点：耐热性、耐磨性以及刚度较差。

另一方面，陶瓷具有低的热膨胀系数并且具有优越的耐磨性和刚度。然而，它们还需要煅烧和机械加工以获得所希望的形状。因此，陶瓷模塑比塑料模塑的费用要大得多并且更复杂。此外，难以获得具有复杂形状的模塑制品。

因而，在过去的几十年中，已经提出了一种通过混合两种非均质材料来制备有机-无机混杂复合材料的方法，以优化每种材料的性能同时补偿它们的缺点。因此，已经研究开发了一种热塑性混杂复合材料，该复合材料具有热塑性树脂的高度可模塑性以及陶瓷的良好的耐热性、耐磨性、模量以及刚度。

作为一种用于改善热塑性树脂的机械性能的方法，通常使用无机填料，如玻璃纤维、滑石、云母等。然而，通过混合无机填料和热塑性树脂而制成的树脂组合物并不具有如所希望的那样高的足够地增强效应，因为无机填料和基体树脂之间的胶接强度较弱。另外，大量的无机填料会引起冲击强度的严重劣化。

为了使用少量的无机填料来获得机械强度和耐热性，提出了若干方法，其包括在基体树脂中均匀地分散微小的无机填料以及使用球形胶态纳米颗粒。

具体地说，在聚合过程中，加入具有能够与树脂形成物理胶接的官能团的球形纳米颗粒，以增加无机填料与基体树脂之间的胶接强度，以致在纳米尺度的球形纳米颗粒被均匀分散在热塑性树脂中。

然而，纳米复合材料的机械性能，如拉伸强度和断裂挠度，受到纳米颗粒的形貌和几何形状、无机填料之间的相互作用、或无机填料与基体树脂的相互作用的影响。

发明内容

本发明提供了一种纳米复合材料，该纳米复合材料包括(A)约100重量份的橡胶改性的接枝共聚物；以及(B)约0.1-50重量份的胶态金属或金属氧化物纳米颗粒。

橡胶改性的接枝共聚物(A)通过接枝共聚合而制得，其中包括约30-65重量份的合成胶(A1)、约40-90重量份的芳香族乙烯基化合物(A2)以及约25-50重量份的丙烯腈化合物(A3)。

合成胶(A1)选自由二烯橡胶、乙烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)以及其混合物组成的组。芳香族乙烯基化合物(A2)选自由苯乙烯，α-甲基苯乙烯，β-甲基苯乙烯，邻-、间-、或对-甲基苯乙烯，邻-、间-、或对-乙基苯乙烯，邻-、间-或对-叔丁基苯乙烯，邻-、间-或对-氯苯乙烯，二氯苯乙烯，邻-、间-或对-溴苯乙烯，二溴苯乙烯，乙烯基甲苯，乙烯基二甲苯，乙烯基萘，二乙烯基苯，以及其混合物组成的组。丙烯腈化合物(A3)选自由丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈以及其混合物组成的组。

胶态金属或金属氧化物纳米颗粒(B)选自由二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、氧化锂(Li2O)、氧化银(AgO)、银(Ag)、镍(Ni)、镁(Mg)、锌(Zn)、以及其混合物组成的组。

胶态金属或金属氧化物纳米颗粒(B)具有约5nm至约300nm的平均粒径。

胶态金属或金属氧化物纳米颗粒(B)具有约1-5或约8-11的pH范围。