CN111499816A - 一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂及其制法 - Google Patents

一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及丙烯酸树脂技术领域，且公开了一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，包括以下配方原料及组分：烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼、四丁基溴化铵。该一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，烯基化聚多巴胺中的氨基与纳米SiO2的环氧基团进行开环反应，得到烯基化聚多巴胺化接枝纳米SiO2，再与丙烯酸甲酯进行自由基聚合反应，通过共价键修饰加强了纳米SiO2和聚多巴胺与丙烯酸树脂交联作用，增强了纳米SiO2和聚多巴胺和丙烯酸树脂的相容性和分散性，提高了材料的剪切强度等力学性能，聚多巴胺含有大量的紫外生色团和更宽的紫外屏蔽带，赋予了材料良好的紫外屏蔽性能。

Description

一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂及其制法
技术领域
本发明涉及丙烯酸树脂技术领域，具体为一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂及其制法。
背景技术
近年来，臭氧层破坏导致紫外线对地球表面的紫外辐射量不断增大，人体长期接触紫外线，会导致皮肤老化和严重损害甚至诱发皮肤癌，高分子聚合物材料持续受到紫外线线照射时会发生光老化效应，导致材料出现黄变，以及力学性能和使用性能降低的现象，传统的紫外吸收剂如甲氧基肉桂酸辛酯、聚多巴胺、二苯甲酮类化合物具有良好的抗紫外线能力。
丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合物的总称，主要有热固性丙烯酸树脂和热塑性丙烯酸树脂，丙烯酸树脂具有良好的保光保色性和耐水耐化学性等特性，在机械、建筑、汽车、电器等方面应用广泛，但是传统的丙烯酸树脂的对紫外光的屏蔽效果不好，防紫外性能较差，并且丙烯酸树脂的力学性能不高，并且长期接触紫外光容易发生开裂和起皮的现象，可以通过加入纳米粒子如纳米二氧化硅、石墨烯等材料，增强了丙烯酸树脂等高分子聚合物材料的力学性能，但是纳米二氧化硅的比表面积大、比表面能高，与丙烯酸树脂的相容性和分散性较差，在丙烯酸树脂中溶液发生迁移的团聚的现象，严重影响了丙烯酸树脂材料的力学性能和实用性。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂及其制法，解决了丙烯酸树脂力学性能和防紫外性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，包括以下原料及组分：烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼、四丁基溴化铵，质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120。
优选的，所述烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110-130℃，匀速搅拌反应5-15h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2。
(2)向反应瓶中通入氮气，在0-5℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至20-40℃，匀速搅拌反应10-20h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺，匀速搅拌反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2。
优选的，所述纳米SiO2和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为5-10:1。
优选的，所述环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:2-6:3-10。
优选的，所述防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至100-120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应3-8h，温度降至50-80℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，匀速搅拌反应10-20h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，通过原位聚合法，丙烯酰化多巴胺和盐酸多巴胺均匀生长在环氧化纳米SiO2的表面，共聚生成含有烯基基团的聚多巴胺，同时烯基化聚多巴胺大量的氨基基团与环氧化纳米SiO2表面的环氧基团进行开环反应，得到烯基化聚多巴胺化学共价接枝纳米SiO2，在丙烯酸甲酯等聚合过程中，与烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2的烯基基团进行自由基聚合，使纳米SiO2通过聚多巴胺桥连的作用下，共价修饰到丙烯酸树脂的分子链中，提高了纳米SiO2与丙烯酸树脂的相容性，并且在聚合过程中，在四丁基溴化铵的作用下，水合肼与丙烯酸树脂中的酯基基团反应，生成活泼的酰肼基团，酰肼基团中的活性氨基与聚多巴胺中的苯醌基团发生迈克尔加成反应，进一步通过共价键修饰加强了纳米SiO2和聚多巴胺与丙烯酸树脂交联作用，增强了纳米SiO2和聚多巴胺和丙烯酸树脂的相容性和分散性，从而提高了材料的剪切强度等力学性能，同时聚多巴胺含有大量的紫外生色团和更宽的紫外屏蔽带，而纳米SiO2具有填充在丙烯酸树脂的间隙中，在协同作用下赋予了材料良好的紫外屏蔽性能。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，包括以下原料及组分：烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼、四丁基溴化铵，质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120。
烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为5-10:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110-130℃，匀速搅拌反应5-15h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2。
(2)向反应瓶中通入氮气，在0-5℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至20-40℃，匀速搅拌反应10-20h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:2-6:3-10，匀速搅拌反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2。
防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至100-120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应3-8h，温度降至50-80℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，匀速搅拌反应10-20h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂。
实施例1
(1)制备环氧化纳米SiO2组分1：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为5:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110℃，匀速搅拌反应5h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2组分1。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分1：向反应瓶中通入氮气，在0℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至20℃，匀速搅拌反应10h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分1。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分1：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分1，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:2:3，匀速搅拌反应20h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分1。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料1：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分1、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至100℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应3h，温度降至50℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分1、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应10h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料1。
实施例2
(1)制备环氧化纳米SiO2组分2：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为6:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至130℃，匀速搅拌反应8h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2组分2。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分2：向反应瓶中通入氮气，在0-5℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至20℃，匀速搅拌反应20h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分2。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分2：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分2，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:3:5，匀速搅拌反应25h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分2。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料2：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分2、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应5h，温度降至80℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应15h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料2。
实施例3
(1)制备环氧化纳米SiO2组分3：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为8:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至120℃，匀速搅拌反应10h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2组分3。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分3：向反应瓶中通入氮气，在0-5℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至30℃，匀速搅拌反应15h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分3。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分3：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分3，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:4:7，匀速搅拌反应25h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分3。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料3：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分3、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至110℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应5h，温度降至65℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分3、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应15h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料3。
实施例4
(1)制备环氧化纳米SiO2组分4：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为10:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至130℃，匀速搅拌反应15h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2组分4。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分4：向反应瓶中通入氮气，在0℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至40℃，匀速搅拌反应20h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分4。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分4：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分4，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:6:10，匀速搅拌反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分4。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料4：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分4、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应8h，温度降至80℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2组分4、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应20h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料4。
对比例1
(1)制备环氧化纳米SiO2对比组分1：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为4:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110℃，匀速搅拌反应15h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2对比组分1。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分1：向反应瓶中通入氮气，在2℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至20℃，匀速搅拌反应15h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分1。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分1：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分1，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:1:1，匀速搅拌反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分1。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂对比材料1：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分1、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应8h，温度降至50℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分1、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应10h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂对比材料1。
对比例2
(1)制备环氧化纳米SiO2对比组分2：向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米SiO2，置于超声处理仪中进行超声分散，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为12:1，将反应瓶置于油浴锅中，加热至130℃，匀速搅拌反应6h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到环氧化纳米SiO2对比组分2。
(2)制备丙烯酰化多巴胺组分2：向反应瓶中通入氮气，在0-5℃下加入蒸馏水、四硼酸钠、碳酸钠和盐酸多巴胺，搅拌均匀后缓慢滴加甲基丙烯酰氯，将温度升至30℃，匀速搅拌反应10h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺组分2。
(3)制备烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分2：向反应瓶中加入蒸馏水和环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺组分2，其中环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:8:11，匀速搅拌反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分2。
(4)制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂对比材料2：向反应瓶中加入甲苯溶剂、烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分2、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，搅拌溶解后置于油浴锅中，加热至120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，匀速搅拌反应8h，温度降至50℃，再加入水合肼和四丁基溴化铵，控制烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2对比组分2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼和四丁基溴化铵的质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120，匀速搅拌反应10h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇进行沉淀和洗涤，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂对比材料2。
使用CTM8000万能拉伸试验机测试实施例1-4和对比例1-2中防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料的剪切强度。
Figure BDA0002501068680000111
使用UV-1100紫外-可见分光光度计测试实施例1-4和对比例1-2中防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂材料在280-320nm紫外光下的紫外屏蔽性能。
Figure BDA0002501068680000112
综上所述，该一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，通过原位聚合法，丙烯酰化多巴胺和盐酸多巴胺均匀生长在环氧化纳米SiO2的表面，共聚生成含有烯基基团的聚多巴胺，同时烯基化聚多巴胺大量的氨基基团与环氧化纳米SiO2表面的环氧基团进行开环反应，得到烯基化聚多巴胺化学共价接枝纳米SiO2，在丙烯酸甲酯等聚合过程中，与烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2的烯基基团进行自由基聚合，使纳米SiO2通过聚多巴胺桥连的作用下，共价修饰到丙烯酸树脂的分子链中，提高了纳米SiO2与丙烯酸树脂的相容性，并且在聚合过程中，在四丁基溴化铵的作用下，水合肼与丙烯酸树脂中的酯基基团反应，生成活泼的酰肼基团，酰肼基团中的活性氨基与聚多巴胺中的苯醌基团发生迈克尔加成反应，进一步通过共价键修饰加强了纳米SiO2和聚多巴胺与丙烯酸树脂交联作用，增强了纳米SiO2和聚多巴胺和丙烯酸树脂的相容性和分散性，从而提高了材料的剪切强度等力学性能，同时聚多巴胺含有大量的紫外生色团和更宽的紫外屏蔽带，而纳米SiO2具有填充在丙烯酸树脂的间隙中，在协同作用下赋予了材料良好的紫外屏蔽性能。

Claims (5)

1.一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，包括以下原料及组分，其特征在于：烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、过氧化二苯甲酰、水合肼、四丁基溴化铵，质量比为10-40:100:15-25:20-40:1-2:250-350:80-120。
2.根据权利要求1所述的一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入纳米SiO2，超声分散均匀后加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，加热至110-130℃，反应5-15h，过滤、洗涤并干燥，制备得到环氧化纳米SiO2；
(2)在氮气氛围中，0-5℃下向蒸馏水溶剂中加入四硼酸钠、碳酸钠、盐酸多巴胺和甲基丙烯酰氯，将温度升至20-40℃，反应10-20h，加入盐酸调节溶液pH≤2，进行萃取、洗涤和干燥过程，制备得到丙烯酰化多巴胺；
(3)向蒸馏水溶剂中加入环氧化纳米SiO2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，调节溶液pH至8.5，再加入盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺，反应20-30h，过滤、洗涤并干燥，制备得到烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2。
3.根据权利要求2所述的一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述纳米SiO2和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为5-10:1。
4.根据权利要求2所述的一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述环氧化纳米SiO2、盐酸多巴胺和丙烯酰化多巴胺的质量比为10:2-6:3-10。
5.根据权利要求1所述的一种防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入烯基化聚多巴胺接枝纳米SiO2、丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，加热至100-120℃，加入引发剂过氧化二苯甲酰，反应3-8h，温度降至50-80℃，加入水合肼和四丁基溴化铵，反应10-20h，除去溶剂、甲醇沉淀和洗涤，固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，进行热固化成膜，制备得到防紫外线的纳米SiO2增韧改性丙烯酸树脂。
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