[发明专利]一种高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料及其制备方法，属于功能纳米复合材料技术领域。本发明的高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料是以碳酸钙晶体为载体，高分子纳米凝胶均匀地内嵌于所述碳酸钙晶体中。所述高分子纳米凝胶颗粒的粒径为20～500nm，所述碳酸钙的粒径为10～50μm。本发明通过自由基分散聚合法制备的近单分散、稳定性好的高分子纳米凝胶颗粒在碳酸钙晶体生长过程中高效地嵌入其中，克服了结晶的排异性和不同物质界面的不相容性。

技术领域

本发明涉及功能纳米复合材料技术领域，特别是涉及一种高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料及其制备方法。

背景技术

有机/无机纳米复合材料属于一个多学科交叉的研究领域，涵盖了无机、有机、材料和物理等学科。此类材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，在力学、光学、热学、电磁学等多个领域具有广泛的应用。因此如何制备高性能的纳米复合材料一直是材料科学领域的一个研究热点。科研工作者一直致力于开发新的方法和新的工艺来制备新型纳米复合材料，探索纳米复合材料中的颗粒尺寸、界面结构、有机相含量等与其性能之间的相互关系。常用的无机/有机纳米复合材料的制备方法包括原位聚合法、原位生成法、共混法、化学气相沉积法、电解电镀法、辐射合成法、溶胶-凝胶法、层间插入法和自组装技术等。到目前为止，尚未有将高分子纳米凝胶颗粒内嵌入碳酸钙晶体的技术报道。与传统的制备方法不同，通过将纳米颗粒高效地内嵌入生长中的无机晶体来制备新型复合材料极具挑战性，该方法需要克服结晶的排异性和不同物质界面的不相容性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料及其制备方法，通过自由基分散聚合法制备的近单分散、稳定性好的高分子纳米凝胶颗粒在碳酸钙晶体生长过程中高效地嵌入其中，克服了结晶的排异性和不同物质界面的不相容性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料，以碳酸钙晶体为载体，高分子纳米凝胶颗粒均匀地内嵌于所述碳酸钙晶体中。

进一步地，所述高分子纳米凝胶颗粒的粒径为20～500nm，所述碳酸钙的粒径为10～50μm。

进一步地，所述高分子纳米凝胶颗粒的制备方法为：聚合单体在稳定剂、交联剂和引发剂的作用下，热引发形成高分子纳米凝胶颗粒，离心后备用。

进一步地，所述聚合单体为甲基丙烯酸类或甲基丙烯酸酯类，所述稳定剂为N-乙烯基酰胺类聚合物，所述交联剂为具有双官能团的二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯，所述引发剂为醇溶性引发剂。

进一步地，所述聚合单体为2-(膦酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯，所述稳定剂为聚N-乙烯基吡咯烷酮，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

进一步地，所述聚合单体、稳定剂、交联剂和引发剂的质量比为0.8:0.8:(0～0.08):0.02。

进一步地，所述热引发是将聚合单体、稳定剂、交联剂和引发剂加入到甲醇中，所述聚合单体和甲醇的质量体积比为0.8g:20mL，在冰水浴中通入氮气10～20min，置于50～70℃油浴中反应12～36h。

进一步地，所述离心是用甲醇离心8～10次。

本发明还提供了一种所述的高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料的制备方法，具体步骤包括：

将高分子纳米凝胶颗粒分散在水中，得到纳米凝胶颗粒分散液；配制氯化钙溶液，加入所述纳米凝胶颗粒分散液，通过氨扩散法进行碳酸钙晶体生长，得到高分子纳米凝胶颗粒/碳酸钙复合材料。

进一步地，所述氯化钙溶液为1.5～30mM的氯化钙溶液，所述纳米凝胶颗粒分散液占氯化钙溶液的0.02～2wt％。

本发明公开了以下技术效果：