[发明专利]超声辐照制备含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子的制备方法，属于聚合物复合材料的制备领域。

背景技术

塑料、橡胶、纤维、涂料等聚合物材料，暴露在日光或强的紫外线下，会出现外观和物理机械性能劣化，通常表现为变色、失去光泽、出现银纹、侵蚀、龟裂以及拉伸强度、冲击强度、伸长性和电性能下降等，发生老化(山西省化工研究所编，塑料橡胶加工助剂，北京：化学工业出版社，2002)。老化是聚合物材料的通病，几乎没有一种聚合物材料不老化的。目前聚合物抗紫外线保护的方法一般都是分别添加紫外线屏蔽剂或者紫外线吸收剂。

常见的紫外线屏蔽剂有二氧化硅、氧化锌、氧化钛等(杨红英，潘宁，朱苏康，东华大学学报，2003，29：8-13；赵家森，边栋材，袁玮，魏俊富，宗纪鸿，天津工业大学学报，2003，22：14-17)。但是这些屏蔽剂由于表面能高，易聚集，很难在聚合物中均匀分散，所以使用范围受到限制。紫外线吸收剂主要有二苯甲酮类，苯并三唑类，三嗪类，取代丙烯腈类等(朱福海，合成材料老化与应用，1999，2：25-28；毛晨曦，聚合物与助剂，2006，1：6-8)。紫外线吸收剂可以有效地吸收紫外线，并将其转化成无害的热能形式释放出去。但是小分子紫外线吸收剂很容易气化、挥发、被溶剂萃取以至于迁移至材料表面损失从而降低了材料的使用寿命。

为了结合有机紫外线吸收剂和无机紫外光屏蔽剂对聚合物的保护作用，并避免有机紫外线吸收剂和无机紫外光屏蔽剂的缺点，可以将有机紫外线吸收剂和无机紫外光屏蔽剂以共价键结合到聚合物上，制备含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子。现在制备聚合物与无机氧化物复合粒子的方法一般有溶胶-凝胶法，插层复合法，物理共混法，原位乳液聚合法(倪克钒，单国荣，翁志学，高分子通报，2006，11：58-61；郭军，雷坚志，湖南科技学院学报，2005，26：89-93；淡宜，邹江鹏，赵义，杨明娇，中国专利ZL200610021723.5)。原位乳液聚合法制备聚合物与无机氧化物复合粒子，反应速度快，转化率高，环保，可使无机粒子与聚合物化学键结合，但是制备复合粒子过程中由于有乳化剂、引发剂的残留，降低了纯度，使得复合粒子的抗紫外光性能下降，并且制备的粒子分散性仍然不是非常好。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供了一种超声辐照制备含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子的方法，其特点是将超声辐照技术引入制备含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子领域，利用超声波的分散、活化作用，使用聚合型乳化剂，在超声波作用下产生自由基引发反应，通过乳液聚合将无机紫外线屏蔽剂和聚合型有机紫外线吸收剂以化学键连接在聚合物上，制备具有纯度高、良好分散性和抗紫外光性能的含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子。其中聚合型乳化剂起到了引发剂、乳化剂和共聚单体的三重作用。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明以外，均为重量份数。

超声辐照制备含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子的方法：

1、称取无机氧化物1-15重量份，偶联剂0.01-2重量份，溶剂10-60重量份，将无机氧化物粒子分散在溶有偶联剂的溶剂中，加入超声辐照反应器中，再将超声波变幅杆插入反应器内，功率为100-300W超声分散1-10分钟，然后将浆液转入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝器的三颈瓶中，于温度40-70℃下反应1-10小时，在温度60-80℃烘干后研磨得到改性无机氧化物粒子。

2、将改性无机氧化物粒子1-15重量份，去离子水30-100重量份，单体5-30重量份，聚合型乳化剂0.15-5重量份，聚合型紫外吸收剂0.15-8重量份，加入超声辐照反应器中，再将超声波变幅杆插入反应器内。

3、通入氮气约1-10分钟，通氮气速率为0.1-60毫升/分钟，通循环水温度为0℃-60℃。

4、启动超声波仪，进行聚合反应，超声功率调节范围在20-1200W，频率为1.5×10⁴-10⁹HZ，反应时间5分钟-6小时。

5、用1-10％氯化钙水溶液沉淀，在温度60-70℃下烘干，获得含紫外吸收基团的聚合物与无机氧化物复合粒子。

无机氧化物为二氧化钛、二氧化硅、氧化锌中的至少一种。