丙烯酸酯修飾二氧化硅SiO2納米粒子的合成

  丙烯酸酯修飾SiO2納米粒子合成反應(yīng)原理及基團(tuán)結(jié)構(gòu)見圖1，在反應(yīng)中,由于TDI大大過量,反應(yīng)活性較高的對位NCO基團(tuán)與硅羥基(OH)反應(yīng)而保留活性較低的鄰位NCO基團(tuán)。圖2是SiO2、SiO2-TDI和 SiO2-HPA 的紅外光譜圖。在圖2中,曲線a是SiO2的紅外光譜,它的吸收峰相對簡單,其中 810 cm-1是Si o鍵的對稱振動(dòng)吸收峰,1106 cm-1是Si o鍵的不對稱振動(dòng)吸收峰,1639 cm-1和 3444 cm-1是SiO2表面羥基伸縮振動(dòng)吸收峰。曲線b是SiO2-TDI的紅外光譜,2273 cm-1吸收峰是SiO2-TDI表面NCO 基團(tuán)的特征吸收峰，1653 cm-1、1545 cm-1是反應(yīng)生成氨基甲酸酯(- CONH )的特征吸收峰113，1605 cm-1和1472 cm-1是TDI分子中苯環(huán)的吸收峰。這些都有力地表明TDI與 SiO2表面羥基(OH)確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),TDI 以化學(xué)鍵形式鍵接到SiO2表面并保留一個(gè)未反應(yīng)的NCO基團(tuán)。曲線c是siO2-HPA的紅外光譜,與曲線b相比,曲線c中在 2270 cm-'左右NCO基團(tuán)的特征吸收峰消失,這說明SiO2-TDI表面NCO基團(tuán)與HPA中的羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);同時(shí)在1713 cm-1出現(xiàn)一個(gè)新的吸收峰,這是丙烯酸羥丙酯中炭基的吸收峰。同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn),曲線c中 1653cm-1、1545 cm-1處的吸收強(qiáng)度加強(qiáng),這是由于SiO2 TDI表面NCO基團(tuán)與丙烯酸羥丙酯反應(yīng)生成另一個(gè)氨基甲酸酯( CONH )，從而使得1653 cm-1、1545 cm-1處吸收強(qiáng)度加強(qiáng)。這些都有力地表明SiO2-TDI表面的NCO基團(tuán)與丙烯酸羥丙酯發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),成功地將丙烯酸酯鍵接到SiO2粒子表面。

圖1丙烯酸酯修飾SiO2納米粒子合成

圖2 SiO2( a)，SiO2TDI ( b)和丙烯酸酯修飾SiO2( c)的紅外光譜圖

  采用價(jià)格低廉的TDI對納米SiO2表面進(jìn)行修飾,進(jìn)而與HPA反應(yīng)合成丙烯酸酯修飾 SiO2納米粒子,在此基礎(chǔ)上納米粒子與聚丙烯熔融共混制備出綜合性能的PP/ SiO2納米復(fù)合材料。

  表面接枝丙烯酸酯大大了有機(jī)聚合物與無機(jī)納米粒子的界面相容性,降低了表面能,了納米粒子團(tuán)聚,使納米粒子均勻地分散在聚丙烯中,增韌補(bǔ)強(qiáng)目的。結(jié)果表明,納米SiO2的加入對納米復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度有很的影響,在適宜含量為3.5wt%時(shí),其沖擊強(qiáng)度了9倍左右。

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