CN105254826A - 一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料以及制备方法 - Google Patents

一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料以及制备方法 Download PDF

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肖厚荣
陈群
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Abstract

本发明属于聚合物材料领域，具体公开一种利用纳米球形树枝状高分子制备的具有微纳米分层结构的多元聚合物复合材料以及制备方法。本发明在室温条件下，利用纳米球形树枝状高分子，通过紫外光辐射诱导多组分聚合物单体混合溶液原位聚合与交联，简单、高效制备微纳分层结构大面积连续、均匀分布的树枝状聚合物共混材料。克服了现有技术中难以高效获得纳米相结构大面积连续分布的分层结构聚合物材料的技术难题。

Description

一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料以及制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种利用纳米球形树枝状高分子制备的具有微纳米分层结构的多元聚合物复合材料以及制备方法。
背景技术
分层结构聚合物材料由于具有可调的微纳多尺度结构、特有的形貌变化和多功能等特点，可广泛应用于生物医用材料、面向能源的光电转换材料、催化分离材料和纳米、生物技术而备受各国研究者的广泛关注。
目前，分层结构材料的组成主要涉及无机、有机高分子/无机和多元聚合物复合体系。在具有分层结构的多元聚合物复合材料的制备中，其主要制备方法是利用嵌段共聚物模板在聚合物基质相形成过程中的微相分离，构建微纳米相分层结构聚合物材料。其制备材料中的纳米相畴尺度、形貌结构受到嵌段共聚物的化学组成和不同嵌段链结构的限制，导致其制备工艺繁琐，微纳相畴尺寸的调控手段单一，难以高效获得纳米相结构大面积连续分布的分层结构聚合物材料。
通过高代数聚酰胺-胺树枝状高分子的分子修饰，紫外光诱导快速原位聚合制备方法在有分层结构的树枝状的功能性聚合物材料的合成制备领域中具有普适性和实用性，可为设计、高效快速制备具有微纳分层结构的功能性聚合物材料提供了一条新途径，开辟有微纳分层结构的功能性聚合物材料的制备。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提出一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料以及制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：甲基丙烯酸羟乙酯65-75、聚甲基丙烯酸甲酯7-9、6G代-树枝状聚酰胺-胺6-8、（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦0.2-0.5、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.5-0.7。
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯的数均分子量为10万，分子量分布指数为1.5。
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）聚甲基丙烯酸甲酯和6G代-树枝状聚酰胺-胺聚合物溶于甲基丙烯酸羟乙酯单体中，在惰性气体保护下搅拌10-20min，然后将（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入，在25-35℃室温条件下，继续搅拌0.5h，获得分散均匀的聚合物单体混合前驱液备用；
（2）将步骤（1）得到的聚合物单体混合前驱液缓慢流延加入几何尺寸为30×20×0.1mm的凹型聚四氟乙烯模具中，并整体置于具有隔离自然光和通氮装置的密闭反应容器中，在氮气保护，25-35℃室温条件下，采用光强度为0.01-0.15mw/cm2，波长365nm的紫外光辐照聚合物单体混合溶液0.5-1.5h，经光聚合交联反应，获得具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料。
本发明根据树枝状高分子特有的纳米球形拓扑结构，以及其与可发生微米相分离的二元聚合物基质中某一组分的相容性，设计合适的多元聚合物单体共混溶液。在室温条件下，通过紫外光辐射诱导多组分聚合物单体混合溶液原位聚合，反应诱致二元基质聚合物组分间的微米级相分离和纳米球形高分子定向分布在一基质组分相中的纳米级微相分离，形成微纳米多尺度相，获得具有微纳米分层结构的树枝状聚合物材料。
本发明采用纳米球形聚合物单体溶液，通过特定波长的紫外辐照，一步制备并获得具有微纳米分层结构的聚合物材料，具有创新，并没有相关或者相应文献报道。同时，本发明采用的制备方法反应条件温和，工艺简单易行，操作方便，易于控制，其优点具体体现如下：
（1）采用此法制备具有微纳米分层结构的树枝状聚合物材料，原料易得，反应条件温和，工艺简单易行，操作方便，反应易于控制。
（2）采用此法制备具有微纳米分层结构的树枝状聚合物材料，可高效获得微纳相结构大面积连续、均匀分布的高质量分层结构树枝状聚合物复合材料。
（3）通过制备工艺参数和聚合物单体共混溶液组成的调控，能有效调整微纳相结构的形态、尺寸及其分布。
（4）通过纳米球形树枝状高分子的进一步分子修饰，可为高效快速制备具有微纳分层结构的功能性聚合物材料提供普适性的新途径。
附图说明
图1是本发明复合材料的双光子激光共聚焦扫描显微镜扫描图；
图2是本发明复合材料的双光子激光共聚焦扫描显微镜高倍率扫描图。
具体实施方式
实施例
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：甲基丙烯酸羟乙酯65-75、聚甲基丙烯酸甲酯7-9、6G代-树枝状聚酰胺-胺6-8、（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦0.2-0.5、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.5-0.7。
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯的数均分子量为10万，分子量分布指数为1.5。
一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）聚甲基丙烯酸甲酯和6G代-树枝状聚酰胺-胺聚合物溶于甲基丙烯酸羟乙酯单体中，在惰性气体保护下搅拌10-20min，然后将（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入，在25-35℃室温条件下，继续搅拌0.5h，获得分散均匀的聚合物单体混合前驱液备用；
（2）将步骤（1）得到的聚合物单体混合前驱液缓慢流延加入几何尺寸为30×20×0.1mm的凹型聚四氟乙烯模具中，并整体置于具有隔离自然光和通氮装置的密闭反应容器中，在氮气保护，25-35℃室温条件下，采用光强度为0.01-0.15mw/cm2，波长365nm的紫外光辐照聚合物单体混合溶液0.5-1.5h，经光聚合交联反应，获得具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料。
本发明根据树枝状高分子特有的纳米球形拓扑结构，以及其与可发生微米相分离的二元聚合物基质中某一组分的相容性，设计合适的多元聚合物单体共混溶液。在室温条件下，通过紫外光辐射诱导多组分聚合物单体混合溶液原位聚合，反应诱致二元基质聚合物组分间的微米级相分离和纳米球形高分子定向分布在一基质组分相中的纳米级微相分离，形成微纳米多尺度相，获得具有微纳米分层结构的树枝状聚合物材料。
采用双光子激光共聚焦扫描显微镜710（检测深度100μm，分辨率0.16μm，z轴精度＜25nm，放大倍数10×20)扫描测试本发明的聚合物材料，结果如图1所示，可以观察到微纳分层结构树枝状高分子复合膜材料中二元基质组分相呈现微米级的双连续相畴结构；进一步采用放大倍数为10×100（检测深度100μm，分辨率0.16μm，z轴精度＜25nm)的高放大扫描倍数进行扫描观察，实验结果如图2所示，从图中能看到球形高分子定向分布在双连续相的其中一相中，并产生了纳米级的微观相分离，形成纳米相畴。表明应用该制备方法获得了具有微纳米多尺度分层结构的树枝状高分子复合材料。

Claims (3)

1.一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：甲基丙烯酸羟乙酯65-75、聚甲基丙烯酸甲酯7-9、6G代-聚酰胺-胺树枝状大分子6-8、（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦0.2-0.5、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.5-0.7。
2.如权利要求1所述的一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯数均分子量为10万，分子量分布指数为1.5。
3.如权利要求1-2任一项所述的一种具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）聚甲基丙烯酸甲酯和6G代-树枝状聚酰胺-胺聚合物溶于甲基丙烯酸羟乙酯单体中，在惰性气体保护下搅拌10-20min，然后将（2，4，6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦和二甲基丙烯酸乙二醇酯加入，在25-35℃室温条件下，继续搅拌0.5h，获得分散均匀的聚合物单体混合前驱液备用；
（2）将步骤（1）得到的聚合物单体混合前驱液缓慢流延加入几何尺寸为30×20×0.1mm的凹型聚四氟乙烯模具中，并整体置于具有隔离自然光和通氮装置的密闭反应容器中，在氮气保护，25-35℃室温条件下，采用光强度为0.01-0.15mw/cm2，波长365nm的紫外光辐照聚合物单体混合溶液0.5-1.5h，经光聚合交联反应，获得具有微纳分层结构的树枝状高分子复合材料。
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