CN106589464B - 乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球及改性环氧树脂的制备方法 - Google Patents

乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球及改性环氧树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法以及含有该乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的改性环氧树脂的制备方法。上述方法，用偶联剂对纳米二氧化硅微球进行表面改性，再加入乙烯基单体进行乳液聚合包覆，得到单分散性乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。该制备方法能耗低，产品纯度高，分散性好，对环境无污染，且对纳米二氧化硅微球表面乙烯基聚合物的包覆状态可通过改变反应条件加以控制。上述改性环氧树脂的制备方法，将复合微球用于改性环氧树脂，可以很好的改善环氧树脂基体的粘度及其分散性，而且也可以很好的解决底部填充胶中热膨胀系数不匹配的问题。最重要的是可以显著提高环氧树脂复合材料的冲击强度和断裂韧性。

Description

乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球及改性环氧树脂的制备 方法
技术领域
本发明涉及纳米复合材料的制备和应用技术领域领域，尤其涉及一种乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球及含有该微球的改性环氧树脂的制备方法。
背景技术
现在人们对节省能源、少污染、高附加值、高功能化的产品呼声日益强烈，对材料的要求越来越高，因而，复合材料逐渐成为人们研究的热点。复合高分子乳液，特别是有机-无机复合高分子乳液由于其在涂料、粘合剂、生物医药、电子、纤维和纸张加工等方面的广泛应用而越来越受到人们的广泛关注。采用这种复合乳液作为涂料，不仅克服了通用涂料的许多缺点，而且还开发了许多新的用途。总之，作为涂料使用时，无机-有机复合纳米粒子有下面优点：
①无机-有机复合纳米粒子的耐水性、耐溶剂性、耐热阻燃性较一般乳液均有很大提高；
②无机-有机复合纳米粒子的感温性小，其强度随温度变化小；
③无机-有机复合纳米粒子的力学性能优异，在改善无机粒子韧性的同时不影响其他力学性能。
近年来出现了许多用有机高分子包覆无机纳米粒子的新材料。一般地，吸附是最直接的颗粒包覆方法，聚合物在一定的条件下可以形成较好的包覆层。但当包覆纳米颗粒时，核粒子的团聚则是不易解决的问题，而且存在多核现象。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种分散性好的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法及含有该微球的改性环氧树脂的制备方法。
一种乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，包括如下步骤：
将纳米二氧化硅微球置于有机溶剂中，分散均匀后加入偶联剂，搅拌反应，反应结束后离心洗涤，得到表面改性的纳米二氧化硅微球；
将烘干的所述表面改性的二氧化硅微球加入乙醇和水的混合溶液中，然后超声，使所述表面改性的二氧化硅微球均匀的分散，形成乳状液；
往所述乳状液中加入乳化剂和缓冲剂，然后超声分散均匀，得到混合溶液；
将所述混合溶液与乙烯基单体混合后，在55℃-65℃，氮气保护下，加热回流，进行预乳化；
接着升温至80℃-85℃，并滴加含有引发剂的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应12h-15h，得到初产物；
将所述初产物离心洗涤，真空干燥，得到所述乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。
在其中一个实施例中，将纳米二氧化硅微球置于有机溶剂中，分散均匀后加入偶联剂，搅拌反应，反应结束后用乙醇离心洗涤，得到表面改性的纳米二氧化硅微球的步骤中，搅拌反应的温度为145℃-180℃，搅拌反应的时间为12h-15h。
在其中一个实施例中，所述偶联剂为双键型硅烷偶联剂。
在其中一个实施例中，所述缓冲剂为NaHCO3，所述缓冲剂和所述乳状液的质量体积比可以为0.01-0.03：30-50g/mL。
在其中一个实施例中，所述乙烯基单体可以为苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯。
在其中一个实施例中，所述乙烯基单体与所述混合溶液的体积比可以为0.5-0.9：30-50。
在其中一个实施例中，加热回流的时间为1h-2h。
在其中一个实施例中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁腈。
一种改性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：
将双酚-F环氧树脂、脂环族环氧树脂ERR-4221、甲基六氢苯酐和催化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体；
将采用上述方法制备得到的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到所述环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到酸酐体系的改性环氧树脂。
一种改性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：
将双酚-F环氧树脂与固化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体；
将采用上述方法制备得到的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到所述环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到胺体系的改性环氧树脂。
上述乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，用偶联剂对纳米二氧化硅微球进行表面改性，再加入乙烯基单体进行乳液聚合包覆，得到单分散性乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。该制备方法能耗低，产品纯度高，分散性好，对环境无污染，且对纳米二氧化硅微球表面乙烯基聚合物的包覆状态可通过改变反应条件加以控制。
上述改性环氧树脂的制备方法，将制备的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球用于改性环氧树脂，可以很好的改善环氧树脂基体的粘度及其分散性，而且也可以很好的解决底部填充胶中热膨胀系数不匹配的问题。最重要的是可以显著提高环氧树脂复合材料的冲击强度和断裂韧性。
附图说明
图1为一实施方式的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法的流程图；
图2为一实施方式的改性环氧树脂的制备方法的流程图；
图3为另一实施方式的改性环氧树脂的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一实施方式的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，包括如下步骤：
S10、将纳米二氧化硅微球置于有机溶剂中，分散均匀后加入偶联剂，搅拌反应，反应结束后离心洗涤，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
其中，纳米二氧化硅微球的粒径可以为70nm-1000nm。
有机溶剂可以为甲苯或二甲苯等。纳米二氧化硅微球与有机溶剂的质量体积比为1:25g/mL-1:10g/mL。
偶联剂可以为双键型硅烷偶联剂。具体的，双键型硅烷偶联剂可以为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷等。
纳米二氧化硅微球与偶联剂的质量比可以为20:1-20:8。
搅拌反应的温度可以为145℃-180℃，搅拌反应的时间可以为12h-15h。
离心洗涤时可以采用乙醇离心洗涤。离心洗涤的次数可以为4-6次。
S20、将烘干的表面改性的二氧化硅微球加入乙醇和水的混合溶液中，然后超声，使表面改性的二氧化硅微球均匀的分散，形成乳状液。
乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比可以为65：35。
表面改性的二氧化硅微球和乙醇和水的混合溶液的质量体积比可以为5-10：50-100g/mL。
S20中，超声的时间可以为15min-30min。超声的功率可以为1200W。
S30、往乳状液中加入乳化剂和缓冲剂，然后超声分散均匀，得到混合溶液。
乳化剂可以为十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate，SDBS)等。
缓冲剂可以为NaHCO3等。
乳化剂和乳状液的质量体积比可以为0.00024g/mL-0.00032g/mL。缓冲剂和乳状液的质量体积比可以为0.01-0.03：30-50g/mL。
S30中，超声的时间为15min-30min。超声的功率为1200W。
S40、将混合溶液与乙烯基单体混合后，在55℃-65℃，氮气保护下，加热回流，进行预乳化。
乙烯基单体可以为苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯等。
乙烯基单体与混合溶液的体积比可以为0.5-0.9：30-50。
加热回流的时间可以为1h-2h。加热回流装置可以为装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶。
S50、接着升温至80℃-85℃，并滴加含有引发剂的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应12h-15h，得到初产物。
引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁腈等。
含有引发剂的水溶液中，引发剂的浓度为0.01-0.05:1-2g/mL。
S60、将初产物离心洗涤，真空干燥，得到乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。
S60中，可以将初产物用蒸馏水或去离子水洗涤。
真空干燥的温度可以为50℃-65℃。
上述乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，用偶联剂对纳米二氧化硅微球进行表面改性，再加入乙烯基单体进行乳液聚合包覆，得到单分散性乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。该制备方法能耗低，产品纯度高，分散性好，对环境无污染，且对纳米二氧化硅微球表面乙烯基聚合物的包覆状态可通过改变反应条件加以控制。
一实施方式的改性环氧树脂，包括乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球和环氧树脂基体。
请参考图2，一实施方式的改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：
S210、将双酚-F环氧树脂、脂环族环氧树脂ERR-4221、甲基六氢苯酐和催化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体。
双酚-F环氧树脂、脂环族环氧树脂ERR-4221、甲基六氢苯酐和催化剂的质量比为0.5:0.5:1.12:0.01。
其中，催化剂可以为咪唑。
S220、将乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到酸酐体系的改性环氧树脂。
S220中，用混料机在抽真空条件下混合均匀。乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球和环氧树脂基体的质量比可以为20:100-60:100。
请参考图3，另一实施方式的改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：
S310、将双酚-F环氧树脂与固化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体。
双酚-F环氧树脂与固化剂的质量比为10:3.8。
固化剂可以为甲基六氢苯酐。
S320、乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到胺体系的改性环氧树脂。
乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球和环氧树脂基体的质量比可以为20:100-60:100。
S320中，用混料机在抽真空条件下混合均匀。
上述改性环氧树脂的制备方法，将制备的复合微球用于改性环氧树脂，可以很好的改善环氧树脂基体的粘度及其分散性，而且也可以很好的解决底部填充胶中热膨胀系数不匹配的问题。最重要的是可以显著提高环氧树脂复合材料的冲击强度和断裂韧性。
下面为具体实施例部分。
实施例1
将5g纳米二氧化硅微球微球(500nm)置于50mL甲苯中，搅拌几分钟后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应12小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为20:1，反应结束后用乙醇离心洗涤4次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，然后超声30min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液A。
再将10g上述乳状液A，0.25g缓冲剂NaHCO3，乳化剂SDBS质量分别为0.01g，0.03g,0.05g的混合溶液超声10min，使之分散均匀。然后与2mL的单体苯乙烯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在55℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
一小时后再升温到80℃，并开始滴加含有0.01g引发剂过硫酸钾的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应10h左右，停止反应。将初产物离心洗涤，真空干燥，得到乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球。
经过此方法获得的样品的特征为：当乳化剂质量为0.01g时，乙烯基聚合物壳层的厚度为50nm，超过了我们需要的厚度，而且微球的分散性也大大降低。当乳化剂质量为0.03g时，乙烯基聚合物壳层的厚度为10nm，微球的分散性也特别好，可以很好的满足我们填充环氧基体的需求。当乳化剂质量为0.05g时，乙烯基聚合物壳层的厚度为5nm，此时会有大量的聚苯乙烯球生成。因此，乳化剂和乳状液的质量比最佳为0.03：10。
实施例2
将5g纳米二氧化硅微球微球(500nm)置于50mL二甲苯中，搅拌几分钟后加入乙烯基三甲氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应15小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为20:8，反应结束后用乙醇离心洗涤5次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，然后超声15min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液B。
再将10g上述乳状液B，0.03g乳化剂SDBS，0.25g缓冲剂NaHCO3的混合溶液超声30min，使之分散均匀。然后分别于0.5mL，2mL，3.5mL的单体苯乙烯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在65℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
2小时后再升温到85℃，并开始滴加含有0.01g引发剂KPS的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应13h左右，停止反应。
经过此方法获得的样品的特征为：当单体的用量为0.5mL时，获得的微球的表面壳层不规则，很薄且粗糙。当单体的用量为2mL时，获得的微球呈规则球形，厚度大概为10nm，表面比较光滑。当单体的用量为3.5mL时，获得的微球的壳层厚度约为60nm。随着单体用量的增加，复合微球的包覆厚度逐渐增厚，并且其形状更趋向于球形。由于我们制备的复合微球要填充到环氧树脂中，考虑到热膨胀系数匹配的问题，所需的包覆厚度在5-15nm左右最合适，此时复合微球的韧性等机械性能优异，而且热膨胀系数也满足底部填充胶的要求。
实施例3
将5g纳米二氧化硅微球微球置于50mL甲苯中，搅拌几分钟后加入乙烯基三乙氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应12小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为20:1，反应结束后用乙醇离心洗涤5次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，其中二氧化硅的尺寸分别为80nm，150nm，500nm，然后超声30min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液C。
再将10g上述乳状液C，0.03g乳化剂SDBS，0.25g缓冲剂NaHCO3的混合溶液超声15min，使之分散均匀。然后与2mL的单体苯乙烯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在55℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
一小时后再升温到80℃，并开始滴加含有0.01g引发剂KPS的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应10h左右，停止反应。
经过此方法，获得的样品的特征为：当二氧化硅的尺寸为80nm时，壳层的厚度约为30nm，而且二氧化硅易聚集呈多核现象；当二氧化硅的尺寸为150nm时，壳层的厚度为20nm，二氧化硅存在少量的聚集现象伴随着多核现象。当二氧化硅的尺寸为500nm时，壳层的厚度为10nm，二氧化硅微球呈单核单分散状态，可以很好的满足填充环氧基体的需求。
实施例4
将5g纳米二氧化硅微球微球置于50mL甲苯中，搅拌几分钟后加入乙烯基三乙氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应12小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为20:1，反应结束后用乙醇离心洗涤5次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，然后超声30min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液D。
再将10g上述乳状液D，0.03g乳化剂SDBS，0.25g缓冲剂NaHCO3的混合溶液超声10min，使之分散均匀。然后与2mL的单体苯乙烯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在55℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
一小时后再升温到80℃，并开始滴加含有0.01g引发剂过硫酸钾的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应10h左右，停止反应。
经过此方法，可获得表面壳层厚度为10nm的聚苯乙烯包覆的二氧化硅微球。
将双酚-F环氧树脂、脂环族环氧ERR-4221、甲基六氢苯酐、催化剂咪唑按质量比0.5:0.5:1.12:0.01配比，然后搅拌均匀。
称取9g包覆了该方法制备的聚合物聚苯乙烯的二氧化硅微球填充到6g环氧基体中，然后用混料机在抽真空条件下混合均匀，便制备出酸酐体系的环氧树脂。
测试其粘度及其分散性以及冲击强度和断裂韧性发现其效果较未包覆聚合物的二氧化硅微球相比效果有显著的提升，在填充量为60％时，粘度大概减小了185％，分散性通过肉眼便能明显的感觉出来有很大改善，冲击强度提高了83％，断裂韧性增加了230％。可见此复合微球特别适合用于填充环氧树脂改善其各项机械性能。
实施例5
将5g纳米二氧化硅微球(500nm)置于50mL甲苯中，搅拌几分钟后加入乙烯基三乙氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应12小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为20:1，反应结束后用乙醇离心洗涤5次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，然后超声30min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液E。
再将10g上述乳状液E，0.03g乳化剂SDBS，0.25g缓冲剂NaHCO3的混合溶液超声10min，使之分散均匀。然后与2mL的单体苯乙烯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在55℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
一小时后再升温到80℃，并分别滴加含有0.01g引发剂过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应10h左右，停止反应。即可获得不同引发剂引发的二氧化硅/聚合物复合微球。
实施例6
将5g纳米二氧化硅微球(500nm)置于50mL甲苯中，搅拌几分钟后加入乙烯基三乙氧基硅烷，然后在145℃下搅拌反应12小时，其中，纳米二氧化硅微球颗粒与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为20:1，反应结束后用乙醇离心洗涤5次，得到表面改性的纳米二氧化硅微球。
称取1g烘干的表面改性的纳米二氧化硅微球置于90g乙醇/水＝65/35的混合溶液中，然后超声30min，使氧化硅微球均匀的分散在溶液中，形成乳状液F。
再将10g上述乳状液F，0.03g乳化剂SDBS，0.25g缓冲剂NaHCO3的混合溶液超声10min，使之分散均匀。然后分别与2mL的单体苯乙烯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸或丙烯酸甲酯一并放入装有回流冷凝装置和电动搅拌器的三口烧瓶中，以一定速度搅拌，在55℃水浴加热的条件下，进行预乳化，同时通入氮气。
一小时后再升温到80℃，并开始滴加含有0.01g引发剂KPS的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应10h左右，停止反应。即可获得壳层种类不同的二氧化硅/聚合物复合微球。然后将其填充到环氧树脂基体中增强基体的韧性和其他机械强度。
实施例7
将双酚-F环氧树脂与固化剂按质量比10:3.8配制，然后搅拌均匀。
称取5g实施例1制备的包覆了聚合物聚苯乙烯的二氧化硅微球填充到5g环氧基体中，然后用混料机在抽真空条件下混合均匀，便制备出胺体系的环氧树脂。
测试其粘度及其分散性以及冲击强度和断裂韧性发现其效果较未包覆聚合物的二氧化硅微球相比效果有显著的提升，在填充量为50％时，粘度大概减小了110％，分散性通过肉眼便能明显的感觉出来有很大改善，冲击强度提高了125％，断裂韧性增加了250％。可见此复合微球特别适合用于填充环氧树脂改善其各项机械性能。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将纳米二氧化硅微球置于有机溶剂中，分散均匀后加入偶联剂，搅拌反应，反应结束后离心洗涤，得到表面改性的纳米二氧化硅微球；
将烘干的所述表面改性的二氧化硅微球加入乙醇和水的混合溶液中，然后超声，使所述表面改性的二氧化硅微球均匀的分散，形成乳状液；
往所述乳状液中加入乳化剂和缓冲剂，然后超声分散均匀，得到混合溶液；
将所述混合溶液与乙烯基单体混合后，在55℃-65℃，氮气保护下，加热回流，进行预乳化；
接着升温至80℃-85℃，并滴加含有引发剂的水溶液，保持恒温、恒速搅拌反应12h-15h，得到初产物；
将所述初产物离心洗涤，真空干燥，得到所述乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球；
乳化剂和乳状液的质量比为0.03:10。
2.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，将纳米二氧化硅微球置于有机溶剂中，分散均匀后加入偶联剂，搅拌反应，反应结束后用乙醇离心洗涤，得到表面改性的纳米二氧化硅微球的步骤中，搅拌反应的温度为145℃-180℃，搅拌反应的时间为12h-15h。
3.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为双键型硅烷偶联剂。
4.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述缓冲剂为NaHCO3，所述缓冲剂和所述乳状液的质量体积比为0.01-0.03：30-50g/mL。
5.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述乙烯基单体为苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯。
6.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述乙烯基单体与所述混合溶液的体积比为0.5-0.9：30-50。
7.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，加热回流的时间为1h-2h。
8.如权利要求1所述的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁腈。
9.一种改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将双酚-F环氧树脂、脂环族环氧树脂ERR-4221、甲基六氢苯酐和催化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体；
将如权利要求1所述的制备方法制备得到的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到所述环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到酸酐体系的改性环氧树脂。
10.一种改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将双酚-F环氧树脂与固化剂搅拌均匀，得到环氧树脂基体；
将如权利要求1所述的制备方法制备得到的乙烯基聚合物包覆纳米二氧化硅微球加入到所述环氧树脂基体中，然后在真空条件下混合均匀，得到胺体系的改性环氧树脂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108864887A (zh) * 2018-05-16 2018-11-23 芜湖市创源新材料有限公司 一种氧化锌复合隔热涂层的制备方法
CN109852003A (zh) * 2019-01-02 2019-06-07 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种增韧型环氧树脂的制备方法
CN109985584B (zh) * 2019-04-23 2021-09-21 河北工业大学 一种可调控的草莓状二氧化硅-有机杂化复合微球的制备方法
CN113372857A (zh) * 2021-06-30 2021-09-10 佛山南宝高盛高新材料有限公司 一种基于SiO2-g-PS纳米粒子改性的耐热老化热熔胶及其制备方法
CN114716953B (zh) * 2022-04-18 2024-01-05 上海燊量科技有限公司 一种钢丝绳索具浇注用树脂胶黏剂及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300179C (zh) * 2003-12-23 2007-02-14 中国科学院理化技术研究所 聚苯乙烯包覆纳米二氧化硅微球制备单分散性核/壳复合颗粒乳液的方法
CN103408904A (zh) * 2013-07-04 2013-11-27 东莞上海大学纳米技术研究院 改性纳米二氧化硅填充环氧树脂组合物、制备方法及制品
CN104497494A (zh) * 2014-06-10 2015-04-08 上海大学 高稳定分散的纳米二氧化硅填充环氧树脂体系与固化物及其制备方法
CN105440311B (zh) * 2016-01-07 2018-02-27 深圳先进技术研究院 二氧化硅填料、二氧化硅填料的表面处理方法及环氧树脂复合材料
CN105623581B (zh) * 2016-01-07 2019-02-15 深圳先进技术研究院 一种低粘度、低热膨胀系数的底部填充胶及其制备方法

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