[发明专利]聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片，其特征在于，其单面接枝或双面接枝，双面可接枝同种聚合物或接枝不同种聚合物；

一种聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片制备方法，根据二氧化硅纳米片接枝聚合物位置的不同，包括如下方式：

只在二氧化硅纳米片的氨基表面接枝聚合物，其具体步骤如下：

(1)将二氧化硅纳米片分散于烷烃溶剂无水甲苯中，加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷，其中二氧化硅纳米片与硅烷偶联剂重量比为1：4－20，在20℃－80℃温度下反应1-12h实现硅羟基封端；

(2)多次离心分离去除上层液体得到改进的二氧化硅纳米片；

(3)将步骤(1)改进的二氧化硅纳米片分散于烷烃试剂二氯甲烷中，其中纳米片与烷烃试剂重量比为1:20-200，加入带有易离去基团的中间试剂和催化剂，中间试剂为溴乙酰溴或溴异丁酰溴，催化剂为三乙胺，其中改进的二氧化硅纳米片与中间试剂重量比为1：4－20，在冰水浴中反应1-20h，多次离心分离后待用；

(4)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂里，单体为异戊二烯或苯乙烯，烷基锂为正丁基锂，在10℃－60℃温度下聚合10min-10h；

(5)利用真空抽去剩余的单体，再将步骤(3)的改进二氧化硅纳米片用干燥的烷烃溶剂环己烷分散，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，加入到阴离子聚合得到的聚合物体系中，反应0.5-12h后加入乙醇终止反应，离心得到只在氨基表面接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

只在二氧化硅纳米片的硅羟基表面接枝聚合物，其具体步骤如下：

(1)将二氧化硅纳米片分散于干燥的烷基溶剂甲苯中，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，向体系内加入带有易离去基团的硅烷偶联剂改性硅羟基表面，硅烷偶联剂为(4-(氯甲基)苯基)三氯硅烷，其中二氧化硅纳米片与硅烷偶联剂重量比为1：4－20，温度10℃－80℃，反应时间1-12h；

(2)离心去除过量的硅烷偶联剂，得到改进的二氧化硅纳米片，随后利用干燥的烷烃溶剂正己烷分散改进的二氧化硅纳米片，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200；

(3)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂正己烷里，单体为丁二烯、异戊二烯，烷基锂为叔丁基锂，在10℃－60℃温度下聚合10min-10h；(4)将步骤(2)得到的改进的二氧化硅纳米片加入到步骤(3)中聚合物体系中，温度10℃－80℃，反应0.5-12小时后离心得到只在硅羟基表面接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

在二氧化硅纳米片的氨基表面和硅羟基表面皆接枝聚合物，其具体步骤如下：

(1)将二氧化硅纳米片分散于干燥的烷基溶剂甲苯中，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，向体系内加入带有易离去基团的硅烷偶联剂改性硅羟基表面，硅烷偶联剂为氯甲基三氯硅烷，其中二氧化硅纳米片与硅烷偶联剂重量比为1：4－20，温度10℃－80℃，反应时间1-12h；

(2)离心去除过量的硅烷偶联剂，得到改进的二氧化硅纳米片，随后利用干燥的烷烃溶剂石油醚分散改进的二氧化硅纳米片，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200；

(3)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂石油醚里，单体为丁二烯或苯乙烯，烷基锂为正丁基锂，在10℃－60℃温度下聚合10min-10h；

(4)将步骤(2)得到的改进的二氧化硅纳米片加入到步骤(3)中聚合物体系中，温度10℃－80℃，反应0.5-12小时后离心得到只在硅羟基表面接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

(5)将步骤(4)改进的二氧化硅纳米片分散于烷烃试剂二氯甲烷中，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，加入带有易离去基团的中间试剂和催化剂，中间试剂为溴乙酰溴，催化剂为三乙胺，其中改进的二氧化硅纳米片与中间试剂重量比为1：4－20，在冰水浴中反应1-20h，多次离心分离后待用；

(6)再将步骤(5)的改进二氧化硅纳米片用干燥的烷烃溶剂石油醚分散，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，加入到阴离子聚合得到的聚合物体系中，单体为丁二烯、异戊二烯或苯乙烯，反应0.5-12h后加入乙醇终止反应，离心得到表面均接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

对二氧化硅纳米片的氨基表面和硅羟基表面聚合物可进行氢化，其具体步骤如下：

(1)将二氧化硅纳米片分散于干燥的烷基溶剂甲苯中，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，向体系内加入带有易离去基团的硅烷偶联剂改性硅羟基表面，硅烷偶联剂为氯甲基三氯硅烷，其中二氧化硅纳米片与硅烷偶联剂重量比为1：4－20，温度10℃－80℃，反应时间1-12h；

(2)离心去除过量的硅烷偶联剂，得到改进的二氧化硅纳米片，随后利用干燥的烷烃溶剂石油醚分散改进的二氧化硅纳米片，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200；

(3)将烷基锂以及单体按照摩尔比1：100－10000加入到烷烃溶剂石油醚里，单体为丁二烯或苯乙烯,烷基锂为正丁基锂,在10℃－60℃温度下聚合10min-10h；

(4)将步骤(2)得到的改进的二氧化硅纳米片加入到步骤(3)中聚合物体系中，温度10℃－80℃，反应0.5-12小时后离心得到只在硅羟基表面接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

(5)将步骤(4)改进的二氧化硅纳米片分散于烷烃试剂二氯甲烷中，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，加入带有易离去基团的中间试剂和催化剂，中间试剂为溴乙酰溴，催化剂为三乙胺，其中改进的二氧化硅纳米片与中间试剂重量比为1：4－20，在冰水浴中反应1-20h，多次离心分离后待用；

(6)再将步骤(5)的改进二氧化硅纳米片用干燥的烷烃溶剂石油醚分散，其中纳米片与烷烃重量比为1:20-200，加入到阴离子聚合得到的聚合物体系中，单体为丁二烯、异戊二烯或苯乙烯,反应0.5-12h后加入乙醇终止反应，离心得到表面均接枝聚合物的二氧化硅纳米片；

(7)对步骤(4)硅羟基表面接枝聚合物的二氧化硅纳米片首先加入氢化试剂氢化，氢化试剂为氢气、对甲苯磺酰肼,再进行步骤(5)、(6)的接枝反应，或者直接对步骤(6)最终得到的两面均接枝聚合物的二氧化硅纳米片加入氢化试剂氢化,氢化试剂为氢气或对甲苯磺酰肼。