一种新型有机-无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109957145A(43)申请公布日2019.07.02(21)申请号201910283394.9(22)申请日2019.04.10(71)申请人青岛科技大学地址266000山东省青岛市舞阳路51-1号橡塑重点实验室(72)发明人聂华荣贺爱华韩霄(74)专利代理机构青岛中天汇智知识产权代理有限公司37241代理人郝团代(51)Int.Cl.C08K9/02(2006.01)C08K9/06(2006.01)C08K9/08(2006.01)C08K7/26(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种新型有机-无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法(57)摘要本发明公开一种有机-无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法，主要在二氧化硅Janus片两侧，分别沉积导热金属纳米粒子和接枝有机分子。与有机分子改性无机填料形成的均质材料相比，Janus填料特有优势体现在：导热无机粒子密集沉积于填料一侧，彼此充分接触，有利于局部范围内形成导热通路；有机分子接枝于填料另一侧，既可改善填料分散，又能保留导热粒子原有的导热能力；在与基体材料复合加工时，由于Janus填料的片状结构，尤其无机粒子在填料一侧沉积引起的面内外密度的不对称性，使Janus填料取向分布于聚合物基体中，并在低填充份数下构建导热网络，有效改善聚合物复合材料的导热性。CN109957145ACN109957145A权利要求书1/2页1.一种新型有机-无机杂化片状Janus导热填料及其制备方法，其特征是，(1)有机-无机杂化片状Janus导热填料是以片状二氧化硅为基板，在基板两侧分别沉积有导热的无机金属粒子，以及改善填料与聚合物基体相容性的有机分子；(2)其制备方法包括以下步骤：①以内部带羟基、外部带氨基的SiO2中空球为模板，将其分散于含有金属盐与保护剂的水溶液，其中，中空球浓度为0.01～10wt％，保护剂与金属盐的质量比为0.1～10；②在步骤(a)得到的分散体系中加入还原剂，利用中空球表面氨基与金属离子的络合作用，将金属离子还原成零价金属，并沉积于中空球的表面，获得金属纳米粒子沉积的SiO2中空球，其中，还原剂与金属离子摩尔比为0.1～10；③将沉积金属纳米粒子的中空球粉碎，使内部功能性羟基暴露出来，以获得一面带金属粒子、一面带羟基的Janus片(M-J-OH)；④对Janus片(M-J-OH)另一面的OH-直接进行表面改性，引入硅烷偶联剂Y-R-Si(OR)3，利用硅烷偶联剂与羟基的反应，在Janus片表面引入官能团Y，制得M-J-YJanus片备用；⑤将M-J-YJanus片与助催化剂分散于溶剂中，随后加入单体，使官能团Y引发单体进行聚合；或将预先经阴离子聚合制备的聚合物刷与Y反应，实现有机分子的键入，获得有机-无机杂化的片状Janus填料。2.根据权利要求1所述的导热填料，其特征是：填料具有片状Janus结构，无机导热粒子与有机分子严格分布于片的两侧。3.根据权利要求1所述的导热填料，其特征是：片径尺寸为0.1～10μm，填料厚度为5～1000nm。4.根据权利要求1所述的有机-无机杂化片状Janus填料，其特征是：表面导热金属粒子为金、银、铜、镍及铝等热导率高的材料，金属粒子粒径为10～1000nm。5.根据权利要求1所述的导热填料，其特征是：所述的有机分子为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、丁苯橡胶等烯烃或二烯烃的均聚或共聚产物。6.根据权利要求1或4所述的导热填料，其特征是：所述的聚合物刷的摩尔接枝密度为10～70％，分子量为10～500K。7.根据权利要求1所述的导热粒子制备方法，其特征是：中空球模板尺寸在0.5～50μm，球壁厚度为5～500nm。8.根据权利要求1所述的导热粒子制备方法，其特征是：所述的保护剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，脂肪酸、脂肪胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、水溶性淀粉、明胶等中的一种或几种。9.根据权利要求1所述的导热粒子制备方法，其特征是：所述的还原剂为柠檬酸、抗坏血酸、肼、葡萄糖、硼氢化钠、酒石酸钾、甲醛、甲酰胺、次亚磷酸钠和亚磷酸盐等中的一种或几种。10.根据权利要求1所述的导热粒子制备方法，其特征是：所述的硅烷偶联剂为4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、溴代苯基三甲氧基硅烷、4-氯甲基苯基三氯硅烷等中的一种或几种。所述的催化剂/助剂为NNN'N”N”-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)/溴化亚铜(CuBr)或NNN'N”N”-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)/氯化亚铜(CuCl)；所述的Y为Cl，Br等官能团；所述的单体为烯烃、二烯烃、丙