CN102850828B

CN102850828B - 一种活性纳米二氧化硅复合物及其制备方法

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Publication number: CN102850828B
Application number: CN201110182001.9A
Authority: CN
Inventors: 梁勇
Original assignee: Suntown Technology Group Co Ltd
Current assignee: Suntown Technology Group Co Ltd
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: CN102850828A

Abstract

本发明属于紫外光固化原材料领域，特别涉及一种活性纳米二氧化硅复合物的制备方法。本发明的目的是提供一种改善二氧化硅纳米粒子在涂层、基材表面附着力的技术方案。为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯，2050％，硅烷偶联剂，525％，磷酸酯，0.510％，乙酸，0.12.2％，乙醇余量。本发明的有益效果是：一方面可以将纳米二氧化硅粒子牢牢地键合在涂膜之中，并通过涂膜自身的作用有效地固定在基材表面；另一方面可以将磷酸酯基充分而又均匀地引入到纳米二氧化硅粒子的表面。

Description

一种活性纳米二氧化硅复合物及其制备方法

技术领域

本发明属于紫外光固化原材料领域，特别涉及一种活性纳米二氧化硅复合物的制备方法。

背景技术

纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。

光固化有机/无机纳米杂化涂料由于具备光固化材料和纳米材料各自的优点，大大提高了涂料的总体性能。在涂料中引入无机纳米粒子后，可以使涂料的柔顺性、耐刮性、耐磨性、热稳定性、附着力和力学性能等得到显著的改善。但是，由于光固化是一种在低温下利用紫外光实现涂层固化的新技术，纳米二氧化硅粒子上的活性基团(如硅羟基)无法在该条件下有效参与涂层的化学交联，也就是说，纳米二氧化硅粒子与涂层或基材仅仅依靠物理作用相连接，纳米二氧化硅粒子附着力差，难以真正实现无机纳米材料对光固化涂层性能的有益改善。因此，传统的无机纳米填料并不适用于新的光固化体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善二氧化硅纳米粒子在涂层、基材表面附着力的技术方案。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：

优选的，一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：

优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷，包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

优选的，所述磷酸酯为含有氨基或羟基的磷酸酯，包括羟基磷酸酯，氨基磷酸酯，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，3(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯中的至少一种。

优选的，在室温下，按各物质的质量分数将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、乙酸和乙醇混合搅拌1236h，得到一种活性纳米二氧化硅复合物。

本发明的有益效果是：一方面通过硅烷偶联剂参与纳米二氧化硅复合物的制备，将双键充分而又均匀地引入到纳米二氧化硅粒子的表面，使其具备活性而能参与辐射交联反应，从而可以将纳米二氧化硅粒子牢牢地键合在涂膜之中，并通过涂膜自身的作用有效地固定在基材表面；另一方面通过磷酸酯分子链上的羟基或氨基参与交联，将磷酸酯基充分而又均匀地引入到纳米二氧化硅粒子的表面。由于磷酸酯基团容易与金属基材表面地极性基团作用形成钝化的磷化膜，能阻止具有腐蚀作用的离子或氧与金属接触，同时也有效增强了纳米粒子与金属底材的键合作用，也就使纳米二氧化硅粒子在室温下也能很好地附着在金属基材表面。

具体实施方式

为了更清楚地阐述本技术方案的全部内容，在此结合实施例予以详细说明，显然，所提到实施例只是优选的部分实施例，本领域技术人员根据公开的技术内容显而易见地作出的其他实施方式仍属于本发明的保护范围。

实施例1

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯20％，乙烯基三甲氧基硅烷5％，羟基磷酸酯0.5％，乙酸0.1％，乙醇74.4％。

实施例2

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯22％，乙烯基三甲氧基硅烷3％，乙烯基三乙氧基硅烷3.5％，羟基磷酸酯1.2％，乙酸0.25％，乙醇70.05％。

实施例3

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯24％，乙烯基三甲氧基硅烷2％，丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷6％，羟基磷酸酯1.9％，乙酸0.4％，乙醇65.7％。

实施例4

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯26％，乙烯基三乙氧基硅烷6％，丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷6％，羟基磷酸酯6％，乙酸0.55％，乙醇61.35％。

实施例5

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯28％，乙烯基三甲氧基硅烷11％，羟基磷酸酯1％，氨基磷酸酯1.3％，乙酸0.55％，乙醇61.35％。

实施例6

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯30％，乙烯基三甲氧基硅烷12.5％，氨基磷酸酯1％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1％，3(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯2％，乙酸0.85％，乙醇52.65％。

实施例7

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯32％，乙烯基三甲氧基硅烷14％，氨基磷酸酯3％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1.7％，乙酸1％，乙醇48.3％。

实施例8

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯34％，乙烯基三甲氧基硅烷5％，乙烯基三乙氧基硅烷5％，丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷5.5％，羟基磷酸酯2％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯2.4％，乙酸1％，乙醇44.95％。

实施例9

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯36％，乙烯基三甲氧基硅烷17％，羟基磷酸酯3％，3(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯3.1％，乙酸1.3％，乙醇39.6％。

实施例10

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯38％，乙烯基三甲氧基硅烷18.5％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯4.8％，3(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯2％，乙酸1.45％，乙醇35.25％。

实施例11

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯40％，乙烯基三甲氧基硅烷20％，氨基磷酸酯4％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯3.5％，乙酸1.6％，乙醇30.9％。

实施例12

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯42％，乙烯基三甲氧基硅烷5％，乙烯基三乙氧基硅烷10％，丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷6.5％，羟基磷酸酯4％，氨基磷酸酯4.2％，乙酸1.75％，乙醇26.55％。

实施例13

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯44％，乙烯基三甲氧基硅烷23％，羟基磷酸酯2％，氨基磷酸酯2％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯4.9％，乙酸1.9％，乙醇22.2％。

实施例14

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯46％，乙烯基三甲氧基硅烷24.5％，羟基磷酸酯3％，氨基磷酸酯3.6％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯3％，乙酸2.05％，乙醇17.85％。

实施例15

一种活性纳米二氧化硅复合物，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：正硅酸乙酯50％，乙烯基三甲氧基硅烷25％，氨基磷酸酯3％，2羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯5％，3(三羟基硅基)丙甲基磷酸酯2％，乙酸2.2％，乙醇12.8％。

实施例16

一种制备实施例1至15中所述的活性纳米二氧化硅复合物的方法，其制备步骤为：(1)在室温下，按各物质的质量分数将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、乙酸和乙醇混合；(2)搅拌1236h。

Claims

1.一种活性纳米二氧化硅复合物，其特征在于，所述活性纳米二氧化硅复合物的组分及重量百分比是：

其中,所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷，包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述磷酸酯为含有氨基或羟基的磷酸酯。

2.一种制备权利要求1所述的活性纳米二氧化硅复合物的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在室温下，按各物质的质量分数将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、磷酸酯、乙酸和乙醇混合；

(2)搅拌12-36h，转速300-1000r/min。