一種星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于功能高分子材料領域，提供了一種星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法和應用。通過季戊四醇和α-溴代異丁酰溴合成星形引發(fā)劑來引發(fā)苯乙烯（St）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）反應，生成星形大分子偶聯(lián)劑。本發(fā)明的大分子偶聯(lián)劑結構明確，分子量可控，這使其匯集了有機聚合物和偶聯(lián)劑功能為一體，當處理無機增強材料后添加到聚合物基體中，可使聚合物基復合材料形成比較好的界面，提高了復合材料綜合性能。
【專利說明】一種星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能高分子材料領域，特別涉及一種利用原子轉移自由基聚合(ATRP)法制備星形結構的硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]隨著高分子復合材料不斷推廣和應用，對高分子復合材料的綜合性能的要求進一步提高。復合材料體系中決定無機填料填充聚合物復合材料物理力學性能的一個主要因素是無機填料與基體的相容性和界面結合狀況。為改善無機填料與基體之間的相容性，需要對無機填料進行表面處理。一般采用硅烷偶聯(lián)劑等對其表面進行處理的解決方法。偶聯(lián)劑通常在添加基體料量的0.5%到3%即可使復合材料的物理化學性能得到明顯的改善。
[0003]硅烷偶聯(lián)劑含有活性的硅氧基團，能與無機填料的表面形成牢固的結合并且偶聯(lián)劑中的有機部分與聚合物基體間產(chǎn)生物理和化學相互作用而達到提高無機物與有機物間的相容性。但是小分子偶聯(lián)劑在復合材料中所形成的界面層較薄且脆，效果不理想。因此現(xiàn)有的小分子偶聯(lián)劑已經(jīng)不能滿足復合材料的高性能要求。采用大分子偶聯(lián)劑時，一方面因無機填料表面的偶聯(lián)劑分子鏈與基體的聚合物分子鏈形成強烈的物理纏繞等相互作用，另一方面通過改變大分子硅烷偶聯(lián)劑的鏈結構和組成，可以調節(jié)硅烷大分子偶聯(lián)劑的強度和柔性實現(xiàn)對復合材料中填料與基體之間界面結構的控制和優(yōu)化，從而達到提高復合材料性能的目的。
[0004]星形聚合物的溶液和本體粘度比相同分子量的線性聚合物要低的多，而且具有高溶解度、低粘滯性和非晶化的特點，其緊密的結構也提供了小的流體力學體積和高密度的功能團分布，通過改變分支度可以很好地控制其物理和化學性質。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種新的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑聚合物體系的制備方法，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]本發(fā)明提供了一種新的星形硅 烷類大分子偶聯(lián)劑，4AP(St-CO-BMA-CO-KH-570)，結構式為
[0007]
【權利要求】
1.一種星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑，其特征在于:所述大分子偶聯(lián)劑為4AP (St-co-BMA-co-KH-570),結構式為


2.如權利要求1所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:所述制備方法的步驟為: (1)將季戊四醇、三乙胺、α-溴代異丁酰溴、溶劑混合，避光反應，后處理，得到星形引發(fā)劑PT-Br ； (2)在氮氣環(huán)境下，將步驟(1)中得到的星形引發(fā)劑，與溴化亞銅、2，2’-聯(lián)吡啶混合，并加入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)與溶劑，升溫反應，得到星形大分子偶聯(lián)劑。
3.如權利要求2所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，季戊四醇與α-溴代異丁酰溴的比值為0.2 — 0.3g/ml ;α-溴代異丁酰溴、三乙胺與溶劑的體積比為1:0.5:1.5—1:1:2.5。
4.如權利要求2所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，先將季戊四醇、三乙胺和部分溶劑攪拌均勻，另外，將α-溴代異丁酰溴和剩余溶劑混合，并至恒壓滴液漏斗中，以滴加的方式加入。
5.如權利要求2所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的后處理為，洗滌、萃取、旋轉蒸餾和重結晶。
6.如權利要求2所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，星形引發(fā)劑(PT-Br)與苯乙烯的摩爾比為1:100 — 1:500 ;甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯與溶劑的體積比為1:10:20:10 — I:10:30:10。
7.如權利要求2所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，首先，將干燥的克氏瓶除空氣后充滿氮氣，加入溴化亞銅與2，2’ -聯(lián)吡啶形成黑色粉末，隨后加入步驟(1)中得到的星形引發(fā)劑，抽真空-通氮氣，注入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷與溶劑，密封后放于80— 90°C油浴鍋內反應8 — IOh后，產(chǎn)物用甲醇沉淀，抽濾后，于真空烘箱中干燥，得到星形大分子偶聯(lián)劑。
8.如權利要求1所述的星形硅烷類大分子偶聯(lián)劑的應用，其特征在于:應用于制備聚苯乙烯復合材料。·
【文檔編號】C08K3/36GK103819600SQ201310641606
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張洪文, 周仕龍, 姜彥 , 俞強 申請人:常州大學