【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料，具体涉及一种核壳结构纳米粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
1、环氧树脂(ep)因具有优异的综合性能，如机械强度高、绝缘性好和介电性能优异等，在众多的热固性聚合物中脱颖而出。但由于其交联密度大导致该类树脂普遍存在脆性大和韧性差的缺点，极大地限制了其在海洋工程、航空航天、极地探索等复杂极端环境中的应用。在环氧树脂中引入与树脂具有良好相容性的橡胶类弹性体，被认为是提高环氧树脂韧性比较有效的方法。但是橡胶类弹性体模量低且粘度大，不仅会降低材料的强度和模量，还会显著地增大树脂体系的粘度，导致后续加工困难。并且该类增韧剂诱导产生的相分离区域的大小很难控制，容易出现相分离不完全现象，导致增韧效果不理想。而无机刚性粒子虽然对环氧树脂的韧性提高幅度不大，但是其尺寸和形貌等不受基体树脂固化影响，可以独立存在整个体系中。并且经表面改性后的无机粒子与环氧树脂基体具有良好的界面结合强度，从而有效提高环氧树脂的强度和模量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种核壳结构纳米粒子及其制备方法，通过乳液聚合法和法两步制备得到具有“软核-硬壳”结构的纳米粒子。
2、一种核壳结构纳米粒子，具有以聚甲基丙烯酸丁酯为软核，以二氧化硅为硬壳的“软核-硬壳”结构。
3、一种核壳结构纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：将100份丙烯酸丁酯、6份十二烷基硫酸钠和0.5份碳酸氢钠一次性加入到200份去离子水中，利用细胞破碎仪在冰水浴中超声得到预
5、步骤2：将三分之一的预乳化液和三分之一的引发剂溶液加入到氮气保护的三口烧瓶中，升温至75～80℃，调整转速180～200rpm机械搅拌1h；然后，在1.5～2h内将剩余的预乳化液和引发剂溶液在氮气保护下分别同时缓慢滴加到反应体系中，保持温度和转速不变，继续搅拌2h；反应结束后将体系降至室温，经筛网过滤后得到pba乳液；
6、步骤3：将1份pba乳液加入到8份乙醇和12份去离子水的混合体系中，机械搅拌使其混合均匀；将转速提高到800～1000rpm，将2份teos加入到混合体系中，继续搅拌30～40min使其充分溶解；接着将转速降至600rpm，将2份氨水直接加入到体系中，室温反应3～5h；最后，通过离心得到沉淀，依次用乙醇和水洗涤沉淀，置于高温烘箱中真空干燥8～12h得到核壳纳米粒子pba@sio2。
7、本专利技术还提供了一种核壳结构纳米粒子的应用，对其表面进行环氧化改性，以提高核壳纳米粒子与环氧树脂的界面结合强度。通过溶液共混法制备了核壳纳米粒子增韧环氧树脂。所制备的核壳纳米粒子显著提高了环氧树脂的弯曲强度和冲击强度，预计其在制备兼具高强度和高韧性的环氧树脂领域具有重要的研究价值及指导意义。
8、进一步地，所述对核壳结构纳米粒子表面进行环氧化改性的方法具体为：
9、将10份核壳纳米粒子置于1000～1200份甲醇中，超声4～6h使其均匀分散；取1份kh560溶解在25份去离子水中，超声使其充分水解；将分散有核壳纳米粒子的甲醇体系升温至40～60℃，一次性加入kh560的水溶液，保持温度不变，机械搅拌反应8～12h；反应结束后，降温至室温，通过离心得到沉淀，用甲醇洗涤沉淀，置于烘箱中真空干燥8～12h得到环氧化改性后的核壳纳米粒子。
10、进一步地，所述将环氧化改性后的核壳结构纳米粒子作为环氧树脂的增韧剂的方法具体为：
11、将1-3份环氧化改性后的核壳结构纳米粒子置于100-300份乙醇中，超声4～6h使其均匀分散；准备97-99份环氧树脂，且环氧树脂与环氧化改性后的核壳结构纳米粒子共100份；将分散液加入到环氧树脂中，在70～80℃下机械搅拌以除去乙醇；
12、然后，将树脂混合液置于70～80℃真空干燥箱中抽真空保持一定时间直至混合液表面无明显气泡产生；接着将树脂混合液取出并加入占比环氧树脂42.1％质量分数的4,4'-二氨基二苯基甲烷，快速搅拌至4,4'-二氨基二苯基甲烷完全溶解，得到增韧后的环氧树脂溶液。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术在聚丙烯酸丁酯(pba)纳米粒子表面原位聚合二氧化硅(sio2)，制备了具有“软核-硬壳”结构的纳米粒子pba@sio2，并成功对该纳米粒子表面环氧功能化得到pba@e-sio2，本专利技术所制备核壳纳米粒子不仅同时具备橡胶类弹性体和无机刚性粒子的力学性能特点，而且与树脂基体具有良好的界面结合强度。本专利技术通过将制备的核壳纳米粒子作为环氧树脂的增韧剂，制备的pba@e-sio2/ep增韧环氧树脂具有优异的力学性能。本专利技术为核壳结构纳米粒子的制备以及环氧树脂的增韧提供了一个全新的方法和思路。
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1.一种核壳结构纳米粒子，其特征在于：具有以聚甲基丙烯酸丁酯为软核，以二氧化硅为硬壳的“软核-硬壳”结构。
2.一种权利要求1所述核壳结构纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种权利要求1所述核壳结构纳米粒子的应用，将核壳结构纳米粒子表面进行环氧化改性后，作为环氧树脂的增韧剂。
4.根据权利要求3所述的一种核壳结构纳米粒子的应用，其特征在于：所述对核壳结构纳米粒子表面进行环氧化改性的方法具体为：
5.根据权利要求3所述的一种核壳结构纳米粒子的应用，其特征在于：所述将环氧化改性后的核壳结构纳米粒子作为环氧树脂的增韧剂的方法具体为：
【技术特征摘要】
1.一种核壳结构纳米粒子，其特征在于：具有以聚甲基丙烯酸丁酯为软核，以二氧化硅为硬壳的“软核-硬壳”结构。
2.一种权利要求1所述核壳结构纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种权利要求1所述核壳结构纳米粒子的应用，将核壳结构纳米粒子表面进行环氧化改性后，作为...
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