一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯及其制備方法，包括以下步驟：將零價(jià)納米鐵、單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、助穩(wěn)定劑、乳化劑和水乳化后，得到細(xì)乳液；在保護(hù)氣體的保護(hù)下，將上述步驟得到的細(xì)乳液加熱反應(yīng)后，得到包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯；所述保護(hù)氣體為惰性氣體或氮?dú)?；所述單體為甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯。本發(fā)明提供的納米復(fù)合材料中聚甲基丙烯酸甲酯的分子量及分子量分布均可以控制，同時(shí)還具有順磁性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料復(fù)合【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料是指顆粒尺寸在納米數(shù)量級(jí)(I~IOOnm)的超細(xì)材料,它的尺寸大于原子簇而小于通常的微粉，處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域。納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起了業(yè)界研究人員的濃厚興趣。
[0003]隨著業(yè)內(nèi)對(duì)材料性能更高的要求，材料復(fù)合化成為了現(xiàn)代材料發(fā)展的趨勢(shì)，因而有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料及其特殊的性質(zhì)引起了材料科學(xué)領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。這其中聚合物包覆無(wú)機(jī)納米顆粒，則是有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料中特殊的一類(lèi)，兩者之間的包覆并不是有機(jī)相與無(wú)機(jī)相的簡(jiǎn)單加和，而是有機(jī)相和無(wú)機(jī)相在納米至微米級(jí)范圍內(nèi)結(jié)合而成。它除了有單一超細(xì)粒子所具有的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)外，還具有復(fù)合協(xié)同多種功能，因而廣泛用于制備高耐磨，高強(qiáng)度復(fù)合涂層，功能涂層，新型復(fù)合磁性材料，新型導(dǎo)電聚合物和新型發(fā)光材料以及其它功能材料等。
[0004]聚甲基丙烯酸甲酯是用于包覆無(wú)機(jī)納米材料的常用的聚合物之一，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，又稱(chēng)有機(jī)玻璃，是透明性最好的聚合物材科之一，具有優(yōu)良的耐候性、電絕緣性和加工性能等特點(diǎn)，在防彈破璃、儀表配件、光學(xué)器具、建筑材料等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。 [0005]在眾多無(wú)機(jī)納米材料中，無(wú)機(jī)納米粒子的特性尤為突出，其具有普通納米材料不具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特點(diǎn)，同時(shí)在光學(xué)、磁學(xué)、催化、增強(qiáng)增韌等方面也表現(xiàn)出了特殊的性能。因而將PMMA與無(wú)機(jī)納米粒子進(jìn)行復(fù)合，得到兼具有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)納米粒子優(yōu)良特性的復(fù)合材料，成為了業(yè)內(nèi)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0006]但是由于聚甲基丙烯酸甲酯和無(wú)機(jī)納米粒子的親和性比較差，而且包覆機(jī)理復(fù)雜，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，聚甲基丙烯酸甲酯包覆無(wú)機(jī)納米粒子過(guò)程中的可控性較弱，尤其是最終獲得的納米復(fù)合材料中聚甲基丙烯酸甲酯的分子量及分子量分布均難以控制，這成為了限制聚甲基丙烯酸甲酯無(wú)機(jī)納米粒子包覆進(jìn)一步研究和應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯及其制備方法，本發(fā)明提供的納米復(fù)合材料中聚甲基丙烯酸甲酯的分子量及分子量分布均可以控制，同時(shí)還具有順磁性。
[0008]本發(fā)明提供了一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯的制備方法，包括以下步驟:
[0009]A)將零價(jià)納米鐵、單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、助穩(wěn)定劑、乳化劑和水乳化后，得到細(xì)乳液；[0010]B)在保護(hù)氣體的保護(hù)下，將步驟A)得到的細(xì)乳液加熱反應(yīng)后，得到包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯；
[0011 ] 所述保護(hù)氣體為惰性氣體或氮?dú)猓?br> [0012]所述單體為甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯。
[0013]優(yōu)選的，所述零價(jià)納米鐵為零價(jià)納米鐵與聚甲基丙烯酸甲酯的復(fù)合物；
[0014]所述零價(jià)納米鐵與聚甲基丙烯酸甲酯的復(fù)合物按以下方法制備:
[0015]在保護(hù)氣體的保護(hù)下，將甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈發(fā)生第一反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；
[0016]將上述反應(yīng)混合物、氯化亞鐵、三乙基硼氫化鋰和四氫呋喃的混合，進(jìn)行第二反應(yīng)，得到聚甲基丙烯酸甲酯和零價(jià)納米鐵的復(fù)合物；
[0017]優(yōu)選的，所述保護(hù)氣體為惰性氣體或氮?dú)狻?br> [0018]優(yōu)選的，零價(jià)納米鐵、鏈轉(zhuǎn)移劑與單體的摩爾比為(0.1~2):(0.25~I) =IOO0
[0019]優(yōu)選的，所述乳化劑為聚氧乙烯月桂醚；
[0020]所述乳化劑與單體的質(zhì)量比為(5~50):100 ;所述乳化劑的質(zhì)量占所述乳化劑和所述水的總質(zhì)量的百分比為2~10%。
[0021]優(yōu)選的，所述細(xì)乳液的固含量為10~30%。
[0022]優(yōu)選的，所述助穩(wěn)定劑為十六烷，所述助穩(wěn)定劑與單體的質(zhì)量比為(0.2~I):100。
[0023]優(yōu)選的，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯的制備方法，包括以下步驟: A)將零價(jià)納米鐵、單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、助穩(wěn)定劑、乳化劑和水乳化后，得到細(xì)乳液； B)在保護(hù)氣體的保護(hù)下，將步驟A)得到的細(xì)乳液加熱反應(yīng)后，得到包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯； 所述保護(hù)氣體為惰性氣體或氮?dú)猓? 所述單體為甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述零價(jià)納米鐵為零價(jià)納米鐵與聚甲基丙烯酸甲酯的復(fù)合物； 所述零價(jià)納米鐵與聚甲基丙烯酸甲酯的復(fù)合物按以下方法制備: 在保護(hù)氣體的保護(hù)下，甲基丙烯酸甲酯和偶氮二異丁腈發(fā)生第一反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物； 將上述反應(yīng)混合物、氯化亞鐵、三乙基硼氫化鋰和四氫呋喃混合，進(jìn)行第二反應(yīng)后，得到聚甲基丙烯酸甲酯和零價(jià)納米鐵的復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為惰性氣體或氮?dú)狻?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，零價(jià)納米鐵、鏈轉(zhuǎn)移劑與單體的摩爾比為(0.1 ~2):(0.25 ~I):100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述乳化劑為聚氧乙烯月桂醚；` 所述乳化劑與單體的質(zhì)量比為(5~50):100 ;所述乳化劑的質(zhì)量占所述乳化劑和所述水的總質(zhì)量的百分比為2~10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述細(xì)乳液的固含量為10~30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述助穩(wěn)定劑為十六烷，所述助穩(wěn)定劑與單體的質(zhì)量比為(0.2~I):100。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)為: 將零價(jià)納米鐵、單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、助穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、乳化劑和水乳化后，得到細(xì)乳液；所述交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯、I，4- 丁二醇二甲基丙烯酸酯或2，2- 二硫二乙醇二甲基丙烯酸酯； 所述交聯(lián)劑與單體的質(zhì)量比為(5~25):100。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱反應(yīng)的溫度為25~60°C，所述加熱反應(yīng)的時(shí)間為10~150小時(shí)。
11.一種包覆零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯，其特征在于，包括:零價(jià)納米鐵和包覆所述零價(jià)納米鐵的聚甲基丙烯酸甲酯； 所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量多分散性指數(shù)小于1.20。
【文檔編號(hào)】C08K9/10GK103626904SQ201310653258
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張正彪, 顧瑜尉, 朱秀林, 程振平, 朱健, 周年琛 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)