酰亚胺基硅烷偶联剂及其制备方法以及由其制备的改性玻璃纤维和复合材料技术

本发明专利技术提供了酰亚胺基硅烷偶联剂及其制备方法以及由其制备的改性玻璃纤维和复合材料。本发明专利技术提供的酰亚胺基硅烷偶联剂的制备方法其是以摩尔比为1:0.5

【技术实现步骤摘要】
酰亚胺基硅烷偶联剂及其制备方法以及由其制备的改性玻璃纤维和复合材料


[0001]本专利技术高分子复合材料制备
，尤其涉及酰亚胺基硅烷偶联剂及其制备方法以及由其制备的改性玻璃纤维和复合材料。

技术介绍

[0002]玻璃纤维增强后的聚酰胺6(PA6)复合材料具有优异的力学性能、较好的尺寸稳定性、较高的耐热温度，而被广泛应用于汽车工业、电子电气、机械设备等各个领域。玻璃纤维与聚合物基体间的界面是其复合材料的关键组成部分，较好的界面相互作用能够显著提高复合材料的力学性能。因此，玻璃纤维用于聚合物增强时，需要对其进行表面改性。采用的改性方法主要有浸润、偶联剂连接、等离子体处理、酸碱刻蚀、表面二次接枝处理等。等离子体、酸碱刻蚀处理会破坏玻纤的强度，另外，处理过程工艺复杂，成本较高，不适合工业化大规模生产制备。文献(Polyamide 6composite with highly improved mechanical properties by PEI
‑
CNT grafted glass fibers through interface wetting,infiltration and crystallization；J Fang，L Zhang，C Li；Polymer；Volume172,20May 2019,Pages 253
‑
264)公开了一种采用将CNT接枝到玻纤表面上用于尼龙6增强的方法，但反应过程比较复杂、成本较高，并且制备得到尼龙6复合材料的力学性能提高效果并不突出。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种硅烷偶联剂及其制备方法，通过采用含巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺为原料制备得到酰亚胺基硅烷偶联剂，以对玻璃纤维进行改性并用于增强聚酰胺6。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供了一种酰亚胺基硅烷偶联剂的制备方法，其是以摩尔比为1:0.5
‑
1:1.5的含巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺为原料制备得到所述酰亚胺基的硅烷偶联剂。
[0005]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述含巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺的摩尔比为1：1。
[0006]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该制备方法包括以下步骤：
[0007]将摩尔比为1:0.5
‑
1:1.5的含巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺溶解于溶剂中(浓度优选为0.1
‑
0.3g/mL)，加入三乙胺或三苯基膦作为催化剂，在40
‑
70℃反应，得到所述酰亚胺基的硅烷偶联剂。
[0008]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述含巯基的硅烷偶联剂的分子式为：
[0009][0010]其中，R1为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；
[0011]R2为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；
[0012]R3为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；
[0013]R4为
‑
CH2CH2CH2SH。
[0014]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述溶剂为丙酮、四氢呋喃和甲苯中的一种或两种以上的组合。
[0015]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，所述三乙胺的用量占所述含巯基的硅烷偶联剂、马来酰亚胺与溶剂的质量之和的1
‑
10％。
[0016]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，反应时间控制为3
‑
8h。
[0017]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，反应温度为50
‑
70℃。
[0018]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述制备方法中，反应过程在保护气氛下进行，更优选地，所采用的保护气氛为N2。
[0019]本专利技术采用巯基
‑
烯点击化学反应制备酰亚胺基硅烷偶联剂，反应条件温和、操作简便、转化率高，可以拓宽硅烷偶联剂的种类和应用范围。
[0020]本专利技术还提供了一种酰亚胺基硅烷偶联剂，其是由上述酰亚胺基硅烷偶联剂的制备方法制备的。
[0021]本专利技术制备的酰亚胺基硅烷偶联剂的典型结构如下式所示：
[0022][0023]本专利技术还提供了一种玻璃纤维的改性方法，其是采用本专利技术提供的酰亚胺基硅烷偶联剂对玻璃纤维进行改性。
[0024]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，上述玻璃纤维的改性方法包括以下步骤：
[0025]配制乙醇与水的体积比为0.5
‑
2的乙醇/水溶液，并用调整体系pH值为3
‑
5(优选采用盐酸进行调节)；
[0026]将玻璃纤维加入所述乙醇/水溶液中，并在搅拌条件下进行超声分散(超声时间优选为5
‑
7min)得到玻璃纤维分散液；
[0027]将所述酰亚胺基硅烷偶联剂添加到所述玻璃纤维分散液，同时在搅拌条件下再超声分散(超声时间优选为5
‑
10min)得到酰亚胺基硅烷偶联剂/玻璃纤维分散液，所述酰亚胺基硅烷偶联剂的用量为所述玻璃纤维的质量的0.1
‑
4％，优选为0.5
‑
3％；
[0028]使所述酰亚胺基硅烷偶联剂/玻璃纤维分散液进行水解、缩合反应；
[0029]对反应后的所述酰亚胺基硅烷偶联剂/玻璃纤维分散液进行旋蒸除去溶剂，然后经过真空干燥，得到改性的玻璃纤维。
[0030]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述玻璃纤维的改性方法中，所述水解、缩合反应在摇床摇晃状态下进行，反应时间优选为24
‑
48h，摇床转速优选为80
‑
110r/min。
[0031]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述玻璃纤维的改性方法中，所述旋蒸温度为70
‑
95℃。
[0032]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在上述玻璃纤维的改性方法中，所述真空干燥的温度为90
‑
100℃。
[0033]本专利技术还提供了一种改性玻璃纤维，其是由上述的玻璃纤维的改性方法制备的。
[0034]本专利技术还提供了一种改性玻璃纤维与聚酰胺复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将所述改性玻璃纤维与聚酰胺6树脂混合，得到所述改性玻璃纤维与聚酰胺复合材料。
[0035]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，以改性玻璃纤维与聚酰胺6的总质量计，所述改性玻璃纤维的添加量为30％。
[0036]根据本专利技术的具体实施方案，优选地，上述改性玻璃纤维与聚酰胺复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0037]将聚酰胺6进行真空干燥(优选在100℃的真空烘箱中干燥24h)，然后将干燥后的聚酰胺6在密炼机中完全熔融，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酰亚胺基硅烷偶联剂的制备方法，其是以摩尔比为1:0.5
‑
1:1.5(优选为1:1)的含巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺为原料制备得到所述酰亚胺基的硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：将摩尔比为1:0.5
‑
1:1.5的巯基的硅烷偶联剂与马来酰亚胺溶解于溶剂中(浓度优选为0.1g/mL
‑
0.3g/mL)，加入三乙胺或三苯基膦作为催化剂，在40
‑
70℃反应，得到所述酰亚胺基硅烷偶联剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述含巯基的硅烷偶联剂的分子式为：其中，R1为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；R2为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；R3为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3；R4为
‑
CH2CH2CH2SH。4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述溶剂为丙酮、四氢呋喃和甲苯中的一种或两种以上的组合；优选地，所述三乙胺的用量占所述含巯基的硅烷偶联剂、马来酰亚胺与溶剂的质量之和的1
‑
10％。5.一种酰亚胺基硅烷偶联剂，其是由权利要求1
‑
4任一项所述的方法制备的。6.一种玻璃纤维的改性方法，其是采用权利要求5所述的酰亚胺基硅烷偶联剂对玻璃纤维进行改性；优选地，该改性方法包括以下步骤：配制乙醇与水的体积比为0.5
‑
2的乙醇/水溶液，并用调整体系pH值为3
‑
5；将玻璃纤维加入所述乙醇/水溶液中，并在搅拌条件下进行超声分散得到玻璃纤维分散液，超声时间优选为5
‑
7min；将所述酰亚胺基硅烷偶联剂添加到所述玻璃纤维分散液，同时在搅拌条件下再超声分散得到酰亚胺基硅烷偶联剂/玻璃纤维分散液，超声时间优选为5
‑
10min，所述酰亚胺基硅烷偶联剂的用量为所述玻璃纤维的质量的0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝华，罗开强，徐军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：