[发明专利]羧基封端聚合型偶联剂及制备方法和改性钛粉的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种羧基封端聚合型偶联剂及其制备方法：将含乙烯基的硅烷偶联剂、丙烯腈单体、偶氮二异丁腈、RAFT试剂加入有机溶剂中，鼓氮排氧；油浴反应，反应完成后，冰水浴淬冷停止反应，浓缩溶剂，真空干燥至恒重，得到聚合型偶联剂。本发明还公开了一种改性钛白粉的制备方法，将聚合型偶联剂和钛白粉加入去离子水中混合均匀，调pH，超声、水洗、真空干燥，得到改性钛白粉。该改性钛白粉应用于浅色橡胶中，不仅能提高钛白粉在橡胶基体中的分散程度，而且还能有效提高橡胶的拉伸强度、拉断伸长率和定伸应力，显著降低压缩永久变形；此外，共聚物链上的PAN还可增强橡胶基体的抗紫外老化性能。

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种羧基封端聚合型偶联剂及其制备方法和改性钛粉的制备方法与应用。

背景技术

钛白粉(二氧化钛，TiO₂)是一种重要的白色无机颜料，因其白度和光亮度高且具有优异的阻隔紫外线性能，被广泛应用于防紫外线的浅色橡胶制品、涂料、塑料等领域。但是，市售未改性的钛白粉颗粒细小，具有较大的比表面积和高的表面能，表现出较强的极性和亲水疏油性，导致它在有机体系中易团聚而产生沉淀，严重影响产品性能。为改善钛白粉在有机体系中的相容性和分散性，提高其应用效果，对其表面进行化学改性十分必要。

其中，采用硅烷偶联剂湿法改性是钛白粉最常用的化学改性方法之一，利用硅烷偶联剂中的硅氧键与钛白粉表面的羟基发生缩合反应，在钛白粉表面键入疏水性的有机基团，使钛白粉表面能降低，增强二氧化钛粒子在有机体系中的相容性和分散性。但是目前采购硅烷偶联剂改性钛白粉有机官能团较为单一，且对浅色橡胶制品不具针对性，且工艺方法较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种羧基封端聚合型偶联剂及其制备方法和改性钛粉的制备方法与应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种羧基封端聚合型偶联剂，该聚合型偶联剂的分子结构是为

其中，m＝8-10，n＝1-5，R₁为1-3个碳原子烷基，R₂为含0-15个碳原子直链或支链烷基。

上述的羧基封端聚合型偶联剂，优选的，所述羧基封端聚合型偶联剂的数均分子量为3000-20000g/mol；进一步优选的，所述羧基封端聚合型偶联剂的数均分子量为5000-15000g/mol。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的羧基封端聚合型偶联剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含乙烯基的硅烷偶联剂、丙烯腈单体、偶氮二异丁腈、RAFT试剂加入有机溶剂中，鼓氮排氧；

(2)油浴反应，反应完成后，冰水浴淬冷停止反应，浓缩溶剂，真空干燥至恒重，即得到聚合型偶联剂。

上述的制备方法，优选的，所述含乙烯基的硅烷偶联剂的分子式为

其中，R₁为1-3个碳原子烷基，R₂为含0-15个碳原子直链或支链烷基。

上述的制备方法，优选的，步骤(1)中，含乙烯基的硅烷偶联剂、丙烯腈单体、偶氮二异丁腈和RAFT试剂的摩尔比为10:(1-5):(0.16-0.64):(0.04-0.2)。

上述的制备方法，优选的，步骤(1)中，有机溶剂为四氢呋喃(THF)。

上述的制备方法，优选的，步骤(2)中，油浴反应温度为40-80℃，油浴反应的时间为12-48h。进一步优选的，油浴反应温度为50-70℃，油浴反应的时间为18-36h。再进一步优选的，油浴反应温度为60℃，油浴反应的时间为24h。