[发明专利]一种表面可结晶可塑化空心二氧化硅纳米微球及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面可结晶可塑化的空心二氧化硅纳米微球，该空心二氧化硅纳米微球表面修饰有高碳醇。本发明还提供了一种制备空心二氧化硅纳米微球的方法，该方法包括以下步骤：(1)向有机溶剂中加入按照Qiyu Yu^[1]方法制备的空心二氧化硅纳米微球，搅拌均匀；(2)在氮气保护下，向步骤(1)得到的分散液中加入硅烷偶联剂，并持续搅拌，在室温下反应8～48小时；(3)在氮气保护下，向步骤(2)得到的分散液中加入高碳醇，20～80℃保温1～24小时，冷却，干燥，即得到表面可结晶可塑化的空心纳米二氧化硅微球。本发明的空心二氧化硅纳米微球，经加热，其表面可融化，冷却后表面结晶使得微球与微球相连形成块状固体。

技术领域

本发明涉及表面可结晶可塑化空心二氧化硅纳米微球及其制备方法，尤其涉及一种先在空心二氧化硅纳米微球表面进行修饰，然后将可结晶的高分子分子接到空心二氧化硅纳米微球表面的方法。

背景技术

近年来，具有特殊结构和形貌的空心微球材料引起了人们广泛的关注。空心微球具有独特的特性如密度小、比表面积大。然而由于空心纳米二氧化硅最外层表面原子所处环境与内部原子不同，它周围缺少相邻的原子，有许多空悬键，导致其具有不饱和性，易与其它原子结合而稳定下来，所以易发生团聚而不易分散。因此，要使空心纳米二氧化硅在实际应用中体现出其特殊性，首先有必要将其进行有效分散。

随着纳米材料的发展，纳米颗粒的危害也越来越引起人们的关注。纳米粒子在很小的剂量下可造成脑损伤，容易使得机体产生氧化应激。人们接触纳米材料污染一般通过呼吸系统吸入纳米粒子粉尘，而空心二氧化硅纳米微球密度极低更容易通过呼吸系统被吸入体内，同时由于密度极低，容易在空气中形成悬浮的粉尘极易造成可燃，爆炸等安全事故，因此健康安全的实用纳米粒子变得极其重要。

如果能对空心二氧化硅纳米微球表面进行修饰，从而使得空心二氧化硅纳米微球可塑化形成熔体，这必将使得空心二氧化硅纳米微球在高分子材料中更加有效且均匀的分散，同时如果冷却至室温空心二氧化硅纳米微球又能形成块状固体，从而避免被人体呼吸系统吸入，不会造成粉尘爆炸等危险。目前并没有相关专利或文章关于这方面报道，本专利第一次提出这样解决方案。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是使得空心二氧化硅纳米微球表面可塑化，同时冷却后表面结晶使得空心二氧化硅纳米微球形成固体。为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种表面可结晶可塑化的空心二氧化硅纳米微球，所述空心二氧化硅纳米微球表面修饰有高碳醇。

在本发明的一优选实施例中，所述高碳醇是通过硅烷偶联剂修饰到所述空心二氧化硅纳米微球表面。

在本发明的一更优选实施例中，所述硅烷偶联剂是异氰酸酯类硅烷偶联剂或环氧类硅烷偶联剂，优选地，所述异氰酸酯类硅烷偶联剂是3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷；所述环氧类硅烷偶联剂是3‐缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或3‐(2,3‐环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷。

在本发明的一更优选实施例中，所述高碳醇是具有以下结构式的高碳醇：

其中n＝16-70。

在本发明的一更优选实施例中，所述高碳醇是具有以下结构式的高碳醇：

其中n＝48-52或n＝35-40。

在本发明的一更优选实施例中，所述空心二氧化硅纳米微球的熔点为50～150℃，结晶温度为50～150℃。

本发明还提供了一种制备空心二氧化硅纳米微球的方法，所述方法包括以下步骤：