[发明专利]有机聚合物与介孔分子筛形成的复合材料及其界面结构和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机聚合物改性复合材料及其制备方法，特别涉及一种有机聚合物与介孔分子筛形成的复合材料(以下称“聚合物/介孔分子筛复合材料”)及其界面结构和制备方法。

背景技术

有机聚合物广泛应用于电子电器、汽车、家庭日用品中的模塑制品，包装材料、薄膜、建材等领域。但耐热性能和力学性能较差等缺点在一定程度上影响其应用。

目前采用无机物对聚合物进行增强改性的聚合物基纳米复合材料的研究为数很多，但由于普通无机纳米粒子间的自聚集作用十分显著，使得现有的共混技术难以实现无机粒子纳米尺度的分散和均匀共混。另外目前所添加的纳米粒子一般为内部无孔隙的材料，其与聚合物的结合仅能依靠表面的粘结作用，而无机粒子与有机树脂间极性的不同会导致其间较差的相容性。这些都影响了无机纳米粒子增强聚合物树脂实际达到的效果。

分子筛是一种重要且价廉的无机化工原料。长期以来，孔径小于2nm的微孔分子筛被广泛应用于载体、吸附剂、分离材料和阻隔材料等领域。但由于其孔径极其微小，在涉及大尺寸分子的化学过程中存在一定的局限性。1992年美日科学家成功合成了介孔分子筛(Mesoporous Molecular Sieve，MMS)，其孔径介于2～50nm，从而使得体积较大的有机分子进入孔内、进而发生化学反应成为可能。由于介孔分子筛具有规则有序的纳米孔道，孔径分布窄并可调节，比表面积高达1000m²/g，因此这类材料为大尺寸分子反应，尤其是石油化工中的大尺寸分子进行择形催化反应提供了有利的空间和有效的活性中心，展示了其在油渣催化、重油加氢、烷基化、烯烃聚合等催化领域和石油化工的分离过程中可能具有的广阔应用前景。

但利用介孔分子筛与聚合物体系相关联的研究国内外报道目前尚不多见。Bein等在Science，1994，264：1757和Chem.Mater.，1998，10：1814中分别报道了苯胺、丙烯腈在MMS孔道内进行的聚合反应，结果表明单体在孔道内发生了聚合，生成了纳米尺寸的线状导电体；Aida等在Science，1999，285：2113中利用MMS孔道合成了线型聚乙烯纳米纤维；何静、闰明涛、Moller等在Chem.Mater.，2003，15：3894和Polymer，2005，46：5308以及Chem.Mater.，1999，11：665分别开展了在MMS纳米孔道内合成聚醋酸乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯的聚合反应研究，结果表明在纳米孔内形成了聚合物；Frisch等在J.Polym.Sci.Part A：Polym.Chem.，1996，34：1823中报道了苯乙烯在微孔分子筛Zeolite、MMS孔道内进行的聚合反应，研究表明在小孔道内聚合，孔内的聚苯乙烯玻璃化转变温度消失。这些研究说明在介孔材料内能够进行聚合反应并形成充填在纳米孔道内部的聚合物；但这些聚合反应多局限于分子筛的孔道内，关于聚合物/介孔分子筛复合材料的研究、特别是关于无机介孔粒子与有机聚合物间界面结构的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过增强无机粒子与聚合物树脂的界面结合，热性能、力学性能得到改善的聚合物/介孔分子筛复合材料。

本发明的另一个目的是提供上述复合材料的特殊界面结构。

本发明还有一个目的是提供上述复合材料的制备方法。