一种功能化纳米SiO2空心微球-聚苯乙烯保温板材和制法制造技术

本发明专利技术涉及聚苯乙烯保温板材技术领域，且公开了一种功能化纳米SiO2空心微球

【技术实现步骤摘要】
一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材和制法


[0001]本专利技术涉及聚苯乙烯保温板材
，具体为一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材和制法。

技术介绍

[0002]聚苯乙烯是一种常见的热塑性塑料，具有优良的绝热性、绝缘性和耐化学腐蚀性，使聚苯乙烯广泛应用在包装材料、容器器皿、建筑材料中，其中聚苯乙烯保温板具有很好的隔热和保温作用，并且廉价易得，加工性好，是一种理想的绝热保温板材，近年来对聚苯乙烯保温板进行改性，赋予其独特的阻燃性等性能，具有重要的现实意义。
[0003]纳米SiO2是一种综合性能优异的无机纳米填料，具有特殊的纳米小尺寸效应，是高分子聚合物的理想填料，可以对聚苯乙烯等材料进行改性，而空心纳米SiO2具有独特的空心结构，导热系数更低，在绝热保温材料中具有广阔的研究前景，并且纳米SiO2表面含有丰富的活性硅羟基，可以通过化学修饰引发功能性小分子，如季铵盐、硅烷偶联剂等，可以对纳米SiO2进行功能化改性，赋予其特殊的性能，因此将抗菌性季铵盐小分子修饰到空心纳米SiO2表面，低聚苯乙烯进行改性，增强聚苯乙烯板材的隔热保温和抗菌性能，是一种有效的策略。
[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材和制法，改善了聚苯乙烯板材的隔热保温性能，增强了抗菌活性。
[0005]（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材，所述功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材的制法包括以下步骤：（1）以聚苯乙烯作为空心模板剂，正硅酸乙酯进行水解，得到纳米SiO2空心微球，再通过甲苯二异氰酸酯进行表面材料处理，得到异氰酸酯化纳米SiO2空心微球。
[0006]（2）将异氰酸酯化纳米SiO2空心微球超声分散在乙酸乙酯溶剂中，加入巯基丙醇，发生氨酯化反应，过滤，乙酸乙酯和乙醇洗涤，干燥后得到巯基化纳米SiO2空心微球。
[0007]（3）向四氢呋喃溶剂中加入巯基化纳米SiO2空心微球、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和光引发剂安息香双甲醚，在氮气氛围中发生巯基
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烯点击反应，过滤溶剂，使用四氢呋喃和乙醇洗涤，干燥后得到二甲氨化纳米SiO2空心微球。
[0008]（4）向异丙醇溶剂中加入二甲氨化纳米SiO2空心微球、环氧氯丙烷，分散均匀后加入催化剂三乙醇胺，发生季铵化反应，过滤、乙醇洗涤，干燥后得到含环氧基团的季铵盐基团的功能化纳米SiO2空心微球。
[0009]（5）使用三乙烯四胺与氯甲基聚苯乙烯发生取代反应，得到胺化聚苯乙烯。
[0010]（6）向甲苯溶剂中加入胺化聚苯乙烯和功能化纳米SiO2空心微球，超声分散后发生加成反应，减压蒸馏、甲苯和乙醇洗涤，干燥后制得聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球。
[0011]（7）将可发泡聚苯乙烯和聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球置于挤出机中进行共
混，然后以水蒸气作为发泡剂进行发泡，并通过室温熟化、蒸汽模压成型、陈化材料，制得功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材。
[0012]优选的，所述步骤（2）中的异氰酸酯化纳米SiO2和巯基丙醇的质量比为100:320
‑
550。
[0013]优选的，所述步骤（2）中的氨酯化反应的温度为65
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80 ℃，反应时间为5
‑
10 h。
[0014]优选的，所述步骤（3）中的巯基化纳米SiO2空心微球、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和光引发剂安息香双甲醚的质量比为100:80
‑
150:1.5
‑
3。
[0015]优选的，所述步骤（3）中的点击反应在紫外灯照射下，反应3
‑
8 h。
[0016]优选的，所述步骤（4）中的二甲氨化纳米SiO2空心微球、环氧氯丙烷、催化剂三乙醇胺的质量比为100:120
‑
200:2
‑
4。
[0017]优选的，所述步骤（4）中的季铵化反应的温度为50
‑
80 ℃，反应时间为6
‑
12 h。
[0018]优选的，所述步骤（5）中的胺化聚苯乙烯和功能化纳米SiO2空心微球的质量比为300
‑
500:100。
[0019]优选的，所述步骤（5）中的加成反应在50
‑
70 ℃中，反应10
‑
20 h。
[0020]优选的，所述步骤（7）中的可发泡聚苯乙烯和聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球的质量比为100:2
‑
7。
[0021]（三）有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益技术效果：该一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材，巯基丙醇的羟基与纳米SiO2空心微球表面修饰的异氰酸酯基体发生氨酯化反应，得到巯基化纳米SiO2空心微球，然后在安息香双甲醚的光引发作用下，使SiO2空心微球表面修饰的巯基与甲基丙烯酸二甲氨乙酯的烯基发生巯基
‑
烯点击反应，从而在纳米SiO2空心微球表面修饰二甲氨基，进一步二甲氨基在三乙醇胺的催化作用下，与环氧氯丙烷的氯原子发生季铵化反应，生成季铵盐，从而纳米SiO2空心微球表面化学键合含有环氧基团的季铵盐小分子，然后环氧基团再与胺化聚苯乙烯的氨基发生加成反应，得到聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球，最终在纳米SiO2空心微球表面接枝季铵盐小分子和聚苯乙烯分子链。
[0022]该一种功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材，以可发泡聚苯乙烯作为基体，聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球作为功能性填料，通过发泡、蒸汽模压等过程制得功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材，SiO2表面接枝的聚苯乙烯分子链，使得功能化纳米SiO2空心微球与聚苯乙烯基体具有很好的相似相容性，改善了在聚苯乙烯板材中的分散性，均匀分散在板材基体中，其空心结构具有更低的导热系数，对聚苯乙烯板材的保温和隔热性能有很大提升，提升纳米SiO2空心微球表面修饰的季铵盐小分子具有很强的抑菌效果，对金黄色葡萄链球菌有着良好的杀灭和抑制作用，赋予了聚苯乙烯板材独特的抗菌活性，拓展了聚苯乙烯保温板的实际工业应用。
具体实施方式
[0023]为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材的制法包括以下步骤：（1）以聚苯乙烯作为空心模板剂，正硅酸乙酯进行水解，得到纳米SiO2空心微球，
再通过甲苯二异氰酸酯进行表面材料处理，得到异氰酸酯化纳米SiO2空心微球。
[0024]（2）将异氰酸酯化纳米SiO2空心微球超声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材，其特征在于：所述功能化纳米SiO2空心微球
‑
聚苯乙烯保温板材的制法包括以下步骤：（1）以聚苯乙烯作为空心模板剂，正硅酸乙酯进行水解，得到纳米SiO2空心微球，再通过甲苯二异氰酸酯进行表面材料处理，得到异氰酸酯化纳米SiO2空心微球；（2）将异氰酸酯化纳米SiO2空心微球超声分散在乙酸乙酯溶剂中，加入巯基丙醇，发生氨酯化反应，得到巯基化纳米SiO2空心微球；（3）向四氢呋喃溶剂中加入巯基化纳米SiO2空心微球、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和光引发剂安息香双甲醚，在氮气氛围中发生巯基
‑
烯点击反应，得到二甲氨化纳米SiO2空心微球；（4）向异丙醇溶剂中加入二甲氨化纳米SiO2空心微球、环氧氯丙烷，分散均匀后加入催化剂三乙醇胺，发生季铵化反应，得到含环氧基团的季铵盐基团的功能化纳米SiO2空心微球；（5）使用三乙烯四胺与氯甲基聚苯乙烯发生取代反应，得到胺化聚苯乙烯；（6）向甲苯溶剂中加入胺化聚苯乙烯和功能化纳米SiO2空心微球，超声分散后发生加成反应，制得聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球；（7）将可发泡聚苯乙烯和聚苯乙烯接枝纳米SiO2空心微球置于挤出机中进行共混，然后以水蒸气作为发泡剂进行发泡，并通过室温熟化、蒸汽模压成型、陈化材料，制得功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材。2.根据权利要求1所述的一种功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材，其特征在于：所述步骤（2）中的异氰酸酯化纳米SiO2和巯基丙醇的质量比为100:320
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550。3.根据权利要求1所述的一种功能化纳米SiO2空心微球
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聚苯乙烯保温板材，其特征在于：所述步骤（2）中的氨酯化反应的温度为65
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80 ℃，反应时间为5
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10 h。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳蕊，周勋安，
申请(专利权)人：南通康协晶新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：