专利名称：发泡聚合物基无机纳米复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种发泡聚合物基无机纳米复合材料和制备方法。
背景技术：
聚合物基无机纳米复合材料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及耐腐蚀性相结合，具有优于相同组分常规聚合物的力学、热学性能。以外，其加工是基于在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的高昂设备投资，工艺简单，操作方便，容易实现工业化。当前聚合物基无机纳米复合材料有尼龙6/SiO2复合材料，PI/SiO2复合材料，PMMA/SiO2复合材料等。发泡聚合物是一种性能优异的聚合物/气体复合材料，其具有质轻、隔热、隔音、比强度高等优点，在包装业、工农业、交通运输业、军事工业、航天工业及日用品领域有着广泛应用。主要的发泡聚合物有发泡PP、发泡PS、发泡PE、发泡PUR、发泡PMMA等。由于发泡聚合物在聚合过程中一般需要添加发泡剂，工序较多，而且在成型加工中易发生泡孔聚并，使泡孔大小不均。若在发泡聚合物中添加无机纳米粒子能改善泡孔形态，提高泡孔的稳定性，使发泡聚合物的力学性能得到提高，并且可能赋予发泡聚合物新的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种在发泡聚合物中添加无机纳米粒子的发泡聚合物基无机纳米复合材料及其制备方法本发明的目的是通过如下方式实现的一种发泡聚合物基无机纳米复合材料，包括下列组分聚合物单体 80～99％(重量)无机纳米粒子 1～20％(重量)。
一种发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法无机纳米粒子和偶氮类引发剂加入聚合物单体中用超声波进行分散，加热进行本体聚合，得到发泡聚合物基无机纳米复合材料。
纳米粒子和偶氮类引发剂加入聚合物单体中，先用磁力搅拌器搅拌，再用超声波分散，同时水浴加热至40～70℃聚合，在此温度下聚合2～6小时，得到粘稠的液体。然后将此粘稠液体转入模板中，升高到60～120℃聚合，得到发泡聚合物基无机纳米复合材料。
首先对聚合物单体进行预处理，用NaOH溶液洗涤对聚合物单体，充分摇动待完全分层后分离NaOH溶液层，再用蒸馏水洗涤，分离蒸馏水后加入无水硫酸钠干燥。
聚合物单体是甲基丙烯酸甲酯。
无机纳米粒子包括TiO2、SiO2、Al2O3、Fe3O4、Co3O4、CaCO3。
偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈。
本发明具有如下的有益效果1、工艺流程简单，反应时间短，成本低；2、无机纳米粒子无需进行表面处理，纳米粒子在高分子基体中分散均匀，两者界面结合牢固；3、无机纳米粒子无需进行表面处理，纳米粒子在高分子基体中分散均匀，两者界面结合牢固；4、在一定范围内控制引发剂的用量即可调节复合材料的孔隙率，对聚合度、纳米粒子的分布影响很小；5复合材料的颜色可以通过加入不同的无机纳米粒子进行调节，可作为装饰材料；6、复合材料具有吸声性能，可作为吸声材料；7、复合材料具有优良的力学性能，可作为工程建筑材料；8、复合材料可作为催化剂的优良载体。
图1是本发明的发泡聚合物单体/SiO2无机纳米复合材料的红外谱图；具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细叙述。
实施例1
1、甲基丙烯酸甲酯单体的预处理。甲基丙烯酸甲酯300ml，用100ml 5％的NaOH溶液洗涤，充分摇动待完全分层后分离NaOH溶液层，重复操作三次，除去甲基丙烯酸甲酯中的阻聚剂对苯醌。再用蒸馏水洗涤三次，每次用量100ml。分离蒸馏水后加入20g无水硫酸钠干燥，备用。
2、准确称取偶氮二异丁腈0.25g和2.25的纳米SiO2，加入22.5g甲基丙烯酸甲酯中，先用磁力搅拌器搅拌5分钟，再用超声波分散，同时水浴加热至40～50℃，在此温度下聚合3时间，得到粘稠的液体。然后将此粘稠液体转入模板中，升高温度至60～65℃聚合，得到发泡PMMA/SiO2无机纳米复合材料。
3、对发泡PMMA/SiO2无机纳米复合材料的孔隙率，力学性能和吸声性能进行了测定，图1是发泡聚合物单体/SiO2无机纳米复合材料的红外谱图。
实施例2-3步骤及方法、工艺控制、相应检测实验、性能测试同实施例1，改变引发剂的用量及纳米粒子的用量及种类合成了多种复合材料(详见表1)。
权利要求
1.一种发泡聚合物基无机纳米复合材料，包括下列组分聚合物单体 80～99％(重量)无机纳米粒子1～20％(重量)。
2.根据权利要求1所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于无机纳米粒子和偶氮类引发剂加入聚合物单体中用超声波进行分散，加热进行本体聚合，得到发泡聚合物基无机纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于偶氮类引发剂和纳米粒子加入聚合物单体中，先用磁力搅拌器搅拌，再用超声波分散，同时水浴加热至40～70℃聚合，在此温度下聚合2～6小时，得到粘稠的液体。然后将此粘稠液体转入模板中，升高到60～120℃聚合，得到发泡聚合物基无机纳米复合材料。
4.根据权利要求2或3所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于首先对聚合物单体进行预处理，用NaOH溶液洗涤对聚合物单体，充分摇动待完全分层后分离NaOH溶液层，再用蒸馏水洗涤，分离蒸馏水后加入无水硫酸钠干燥。
5.根据权利要求2或3所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于聚合物单体是甲基丙烯酸甲酯。
6.根据权利要求2或3所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于无机纳米粒子包括TiO2、SiO2、Al2O3、Fe3O4、Co3O4、CaCO3。
7.根据权利要求2或3所述的发泡聚合物基无机纳米复合材料的制备方法其特征在于偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈。
全文摘要
本发明公开了一种发泡聚合物基无机纳米复合材料及其制备方法，采用在聚合物基体中直接加入无机纳米粒子和偶氮类引发剂，利用超声波进行分散聚合。此类发泡聚合物基无机纳米复合材料具有多种功能，可作为新型建筑材料，催化剂载体，吸声材料等。
文档编号C08F4/00GK1948387SQ200610032369
公开日2007年4月18日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者张平, 丁燕怀, 姜勇, 许福, 屈叶青 申请人:湘潭大学