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。
2.根据权利要求1所述的聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片,其特征在于,聚合物的数均分子量为500-1000000g/mol,接枝聚合物的重量为二氧化硅纳米片重量的10%-1000%。
3.根据权利要求1所述的聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片,其特征在于,氨基表面和硅羟基表面接枝同种聚合物或不同种聚合物。
4.根据权利要求1所述的聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片,其特征在于,氢气压力为
0.02-5MPa,对甲苯磺酰肼与聚合物的双键摩尔比为1-10:1,氢化温度50℃-100℃,反应时间1-12h。
5.根据权利要求1所述的聚合物接枝改性的二氧化硅纳米片的用途,其特征在于,所述的聚合物接枝的纳米片可用于改性天然橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或多种共混物,聚合物接枝的纳米片用量为聚合物基体的0.01-
80wt%。