[发明专利]一种纳米二氧化硅改性聚酯及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备纳米二氧化硅改性聚酯的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

S1：将纳米二氧化硅与环氧基硅烷混合后升温至90~100℃保持1~2小时；

S2：在S1的反应体系中加入选自二元羧酸和多元羧酸中的一种或多种以及选自二元醇和多元醇中的一种或多种，在90~110℃下加热3~5小时，使纳米二氧化硅与环氧基硅烷发生脱水接枝，得到环氧基硅烷改性纳米二氧化硅；

S3：将S2的反应体系升温至130~160℃，持温3~5小时，使环氧基硅烷改性纳米二氧化硅与羧酸发生开环酯化反应；

S4：将S3的反应体系升温至220~260℃，添加溶剂回流反应8~12小时，待酸值为1~20mgKOH/g、羟值为80~500mgKOH/g、且浊度小于50 NTU时终止反应；

所述纳米二氧化硅改性聚酯中，纳米二氧化硅的重量为纳米二氧化硅改性聚酯的总重量的10~35%；

S1中，环氧基硅烷与纳米二氧化硅的重量比为（7~20）：100，所述环氧基硅烷选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷和5,6-环氧己基三乙氧基硅烷中的一种或多种，以纳米二氧化硅溶胶的形式提供纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅为酸性纳米二氧化硅。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，待酸值为1~20mgKOH/g、羟值为80~500mgKOH/g、且浊度小于35NTU时终止反应。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：

S1~S4中，纳米二氧化硅的改性与聚酯反应以一锅化方式实现；

S2中，加入的醇所含的羟基与加入的酸所含的羧基的摩尔比为（1.1~3）：1；

S2中，所述二元羧酸和多元羧酸包含脂肪族、环脂族、芳脂族和芳香族的二元羧酸和多元羧酸；

S2中，所述二元醇和多元醇包含脂肪族、环脂族、芳脂族和芳香族的二元醇和多元醇。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，加入的醇所含的羟基与加入的酸所含的羧基的摩尔比为（1.4~2.5）：1。

5.采用权利要求1-4中任一项所述的方法制备得到的纳米二氧化硅改性聚酯。

6.如权利要求5所述的纳米二氧化硅改性聚酯，其特征在于，所述纳米二氧化硅改性聚酯呈现澄清透明，无凝聚或胶化。

7.如权利要求5所述的纳米二氧化硅改性聚酯，其特征在于，所述纳米二氧化硅改性聚酯中来自于环氧基硅烷改性纳米二氧化硅的部分与来自于选自二元羧酸和多元羧酸中的一种或多种的部分之间存在共价键合。

8.一种涂料或涂膜，其特征在于，所述涂料或涂膜含有权利要求5-7中任一项所述的纳米二氧化硅改性聚酯。