一种具有光引发功能的二氧化硅粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有光引发功能的二氧化硅粒子及其制备方法和应用。本发明专利技术的具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法包括以下步骤：1)将4

【技术实现步骤摘要】
一种具有光引发功能的二氧化硅粒子及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料添加剂
，具体涉及一种具有光引发功能的二氧化硅粒子及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光固化是指液态的单体受到紫外或可见光的照射之后聚合转化为固体聚合物的过程，其具有节能、固化速度快、低污染的特点。光引发剂是一种在吸收一定波长光的能量后能够产生自由基、离子等物质，进而可以引发单体聚合的化合物，是光固化体系极其重要的组成部分。二苯甲酮是一种应用广泛的夺氢型光引发剂，具有价格低廉、结构简单、易合成、固化性能良好等优点。然而，由于二苯甲酮的分子量小，熔点较低且易升华，其很容易从固化体系的内部迁移至表面，不仅会导致涂层性能的下降，而且还会造成环境污染。
[0003]因此，设法降低二苯甲酮类光引发剂在固化树脂中的迁移性具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有光引发功能的二氧化硅粒子及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法包括以下步骤：
[0007]1)将4
‑
羟基二苯甲酮和碱金属化合物分散在溶剂中进行反应，得到酚盐；
[0008]2)将酚盐和3
‑
氯丙基三甲氧基硅烷分散在溶剂中进行反应，得到硅烷偶联剂改性的二苯甲酮；
[0009]3)将二氧化硅粒子和硅烷偶联剂改性的二苯甲酮分散在溶剂中进行反应，即得具有光引发功能的二氧化硅粒子。
[0010]优选的，一种具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法包括以下步骤：
[0011]1)将4
‑
羟基二苯甲酮和碱金属化合物分散在溶剂中进行反应，减压蒸馏，得到酚盐；
[0012]2)将酚盐分散在溶剂中，再滴加3
‑
氯丙基三甲氧基硅烷进行反应，过滤，取滤液用无水乙醇洗涤，再减压蒸馏，得到硅烷偶联剂改性的二苯甲酮；
[0013]3)将二氧化硅粒子分散在溶剂中，再滴加硅烷偶联剂改性的二苯甲酮进行反应，过滤，滤得的固体用丙酮洗涤，干燥，即得具有光引发功能的二氧化硅粒子。
[0014]优选的，步骤1)所述4
‑
羟基二苯甲酮、碱金属化合物的质量比为1:0.2～0.4。
[0015]优选的，步骤1)所述碱金属化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
[0016]优选的，步骤1)所述溶剂选自丙酮、二甲基亚砜、异丙醇中的至少一种。
[0017]优选的，步骤1)所述反应在30℃～55℃下进行，反应时间为0.5h～3h。
[0018]优选的，步骤2)所述酚盐、3
‑
氯丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:0.85～1.20。
[0019]优选的，步骤2)所述溶剂选自二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、丙酮、正丙醇、吡啶、苯胺中的至少一种。
[0020]优选的，步骤2)所述反应在50℃～120℃下进行，反应时间为4h～6h。
[0021]优选的，步骤3)所述二氧化硅粒子、硅烷偶联剂改性的二苯甲酮的质量比为1:0.1～2.0。
[0022]优选的，步骤3)所述溶剂选自二甲基亚砜、丙酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0023]优选的，步骤3)所述二氧化硅粒子的粒径为3μm～15μm。
[0024]优选的，步骤3)所述二氧化硅粒子通过沉淀法、溶胶
‑
凝胶法或气相法制备得到。
[0025]优选的，步骤3)所述反应在25℃～80℃下进行，反应时间为4h～24h。
[0026]一种具有光引发功能的二氧化硅粒子，其由上述方法制备得到。
[0027]一种光引发剂，其组成包括上述具有光引发功能的二氧化硅粒子。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用硅烷偶联剂将二苯甲酮基团和二氧化硅结合，在极大地降低了引发剂迁移率的同时也提高了二氧化硅在有机体系中的相容性，最终得到的具有光引发功能的二氧化硅粒子在光固化领域有着广泛的应用前景。
[0029]具体来说：
[0030]1)本专利技术的具有光引发功能的二氧化硅粒子中的二苯甲酮片段在引发光固化反应的同时还提高了二氧化硅与有机体系之间的相容性，而二氧化硅则在作为填充物的同时将二苯甲酮片段固定在体系中，降低了引发剂的迁移率；
[0031]2)本专利技术的具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法简单，原料廉价易得，且无需使用价格昂贵的催化剂，反应条件温和，有机合成步骤收率最高可达99％，反应原料中绝大部分组分转化成了产物，副产物为具有工业价值的无机盐，反应产生的三废少，符合绿色化学理念。
附图说明
[0032]图1为实施例1中的硅烷偶联剂改性的二苯甲酮的核磁共振氢谱图。
[0033]图2为实施例1的具有光引发功能的二氧化硅粒子的红外光谱图。
[0034]图3为实施例1的具有光引发功能的二氧化硅粒子、沉淀法二氧化硅和4
‑
羟基二苯甲酮的紫外吸收光谱图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0036]实施例1：
[0037]一种具有光引发功能的二氧化硅粒子，其制备方法包括以下步骤：
[0038]1)将10g的4
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羟基二苯甲酮搅拌分散在50mL的丙酮中，再加入3g的氢氧化钾，搅拌均匀，再油浴加热至45℃，恒温搅拌反应3h，减压蒸馏脱除溶剂，得到酚盐；
[0039]步骤1)中发生的反应为：
[0040][0041]2)将10g的酚盐搅拌分散在100mL的二甲基亚砜中，再滴加8.5g的3
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氯丙基三甲氧基硅烷，搅拌均匀，再油浴加热至85℃，恒温搅拌反应4h，冷却，过滤去除反应中析出的无机盐，取滤液加入无水乙醇使滤液分离为两液相，取下层液相用无水乙醇洗涤3次，再减压蒸馏脱除溶剂，得到硅烷偶联剂改性的二苯甲酮；
[0042]步骤2)中发生的反应为：
[0043][0044]3)将1g粒径为15μm的沉淀法二氧化硅粒子搅拌分散在10mL的二甲基亚砜中，再滴加2g的硅烷偶联剂改性的二苯甲酮，搅拌均匀，再油浴加热至40℃，恒温搅拌反应24h，过滤，滤得的固体用丙酮洗涤3次，干燥，即得具有光引发功能的二氧化硅粒子。
[0045]性能测试：
[0046]1)本实施例中的硅烷偶联剂改性的二苯甲酮的核磁共振氢谱图如图1所示。
[0047]由图1可知：化学位移6.75ppm～7.75ppm之间的峰为二苯甲酮片段上1～5号氢的特征峰，化学位移3.39ppm处的峰为甲氧基上9号氢的特征峰，化学位移3.98ppm、1.83ppm和 0.77ppm处的峰分别对应6、7和8号氢的特征峰，化学位移2.50ppm处的峰为氘代DMSO 的溶剂峰。综上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将4
‑
羟基二苯甲酮和碱金属化合物分散在溶剂中进行反应，得到酚盐；2)将酚盐和3
‑
氯丙基三甲氧基硅烷分散在溶剂中进行反应，得到硅烷偶联剂改性的二苯甲酮；3)将二氧化硅粒子和硅烷偶联剂改性的二苯甲酮分散在溶剂中进行反应，即得具有光引发功能的二氧化硅粒子。2.根据权利要求1所述的具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法，其特征在于：步骤1)所述4
‑
羟基二苯甲酮、碱金属化合物的质量比为1:0.2～0.4。3.根据权利要求1或2所述的具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法，其特征在于：步骤1)所述碱金属化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的具有光引发功能的二氧化硅粒子的制备方法，其特征在于：步骤1)所述反应在30℃～55℃下进行，反应时间为0.5h～...

【专利技术属性】
技术研发人员：司徒粤，胡中阳，黄洪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：