[发明专利]核壳型纳米二氧化硅/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳型纳米二氧化硅/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液制备方法，利用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与含氟丙烯酸酯类单体配置混合单体后，按照混合单体的质量分别称取引发剂、碱、去离子水、硅溶胶及聚(丙烯酸‑co‑聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯‑co‑丙烯酸六氟丁酯)，上述原料进行混合反应后，得到表面吸附大分子RAFT试剂的二氧化硅，最后在上述得到的混合物中加入引发剂及单体，在氩气保护下进行进一步的加热反应，得到核壳型SiO₂/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液。本发明的方法能够避免传统的小分子乳化剂易迁移的缺陷，而且无需对纳米SiO₂表面进行修饰。

技术领域

本发明属于纳米材料制备方法技术领域，具体涉及一种核壳型纳米二氧化硅/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液制备方法。

背景技术

含氟聚合物具有极佳的耐热和耐化学稳定性、极低的表面能、优异的拒水拒油性、自清洁性和良好的成膜能力，在织物整理、功能涂层、生物医用、航空航天以及微电子领域已得到广泛的应用。而纳米SiO₂改性的含氟聚丙烯酸酯在成膜过程中，纳米SiO₂粒子可填补聚合物膜内部的缺陷，提高其成膜性，又因为纳米SiO₂的纳米尺寸效应和比表面积大等特点，不仅赋予聚合物膜优异的表面性能、力学性能和热学性能，且能使涂层具有类似荷叶表面的微/纳米乳突结构，呈现超强的疏水性能。核壳型SiO₂/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液，以其独特的粒子设计理念，不仅可以解决纳米SiO₂分散性差的问题，而且可以将氟元素主要富集在壳层，在降低了氟单体用量的同时可以保持有机氟聚合物原本的性能^[10-11]。并且这种设计有利于乳液在成膜过程中，含氟硅的功能性链段向基质表面迁移，得到优异的疏水性聚合物表面，同时还可以明显降低成本高昂的氟硅原料的用量。

RAFT聚合技术是一种新型有效的活性/可控自由基聚合技术，它适用单体范围广，反应条件温和，能通过本体、溶液、乳液和悬浮等多种方法实现聚合,有利于聚合物链的功能化及结构的精细设计等，是最有希望实现工业化的可控自由基聚合(CRP)技术之一。RAFT无皂乳液聚合技术结合了无皂乳液和RAFT聚合技术两者共同的优点；RAFT试剂一方面起到稳定剂的作用，另一方面可作为链转移试剂与疏水性单体进行原位聚合。利用RAFT聚合制备可以吸附在无机粒子表面的两亲性无规大分子RAFT试剂，并以此RAFT试剂为稳定剂和链转移剂，继续聚合疏水性单体，就可以形成分散性良好的以聚合物为壳，纳米粒子为核的乳胶粒；这种方式不仅无须对纳米粒子表面进行修饰，并且通过调整大分子RAFT试剂和疏水性单体的比例，可以控制乳胶粒的大小和壳层聚合物的厚度。Nguyen等首次利用RAFT无皂乳液聚合技术制备核壳型纳米复合材料。此研究中作者通过RAFT聚合制备短链的P(AA-co-BA)大分子RAFT试剂，并将其吸附在TiO₂表面，通过滴加疏水性单体MMA和BA进行RAFT无皂乳液聚合。通过TEM表征，最后形成聚丙烯酸酯为壳，TiO₂为核的核壳型TiO₂/聚丙烯酸酯乳液。除了TiO₂之外，纳米金、LDH、γ-Fe₂O₃和MMT等纳米材料也可以通过RAFT聚合技术可以成功制备出聚合物为壳，纳米材料为核的复合材料。但是，利用RAFT无皂乳液聚合技术制备核壳型SiO₂/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在提供一种核壳型纳米二氧化硅/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液制备方法，避免传统的小分子乳化剂易迁移的缺陷，而且无需对纳米SiO₂表面进行修饰。

本发明所采用的技术方案是，核壳型纳米二氧化硅/含氟聚丙烯酸酯无皂乳液制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，利用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与含氟丙烯酸酯类单体配置混合单体，并将其分成十份；