專利名稱：雙官能團(tuán)改性蒙脫土分散液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒙脫土納米復(fù)合材料制備工藝的納米蒙脫土(MMT)分散方法。
背景技術(shù)：
在制備聚合物基蒙脫土納米復(fù)合材料的過程中，由于MMT層間距僅為Inm左右，且層間化學(xué)微環(huán)境為親水增油性，不利于單體或大分子插層。如果不預(yù)先對蒙脫土做改性，直接進(jìn)行與聚合物的共混或原位聚合，不易得到聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料，通常只能得到傳統(tǒng)的填充聚合物，由于有機(jī)相與無機(jī)相不相容性，無法得到性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料。目前通常采用小分子的季銨鹽與MMT發(fā)生離子交換，改變MMT的層間環(huán)境，使其由親水性變?yōu)槭杷?，擴(kuò)大MMT的層間距，可使聚合物單體在MMT層間進(jìn)行聚合，制備剝離型的納米復(fù)合材料。(陶瑞麗，潘春躍，等.聚苯乙烯/蒙脫土復(fù)合材料的制備及表征.材料導(dǎo)報，2008，3 02) :120-123.)但季銨鹽只改變了 MMT的表面特性和擴(kuò)大了 MMT的層間距， 并沒有在MMT表面上接枝上一些特殊官能團(tuán)，使其能夠和一些分子鏈段末端含有特征官能團(tuán)的聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)MMT與聚合物之間界面結(jié)合強(qiáng)度。對MMT先進(jìn)行季銨鹽的有機(jī)陽離子改性，再在MMT表面接枝官能團(tuán)的兩次改性方法未見報道。另一方面，目前對MMT加入到聚合物前，通常是首先采用在溶液中對MMT改性，之后對改性的MMT干燥，最后通過共混的方法將MMT加入到聚合物(項(xiàng)賽飛，孫莉，等.HDPE/ PA6/有機(jī)蒙脫土復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)及性能.2007，M(3) :63-66.)或通過高速攪拌的方式將 MMT加入到聚合物單體中(賈翌，田貴山，等.原位聚合法制備聚丙烯腈/蒙脫土插層共混材料初探.硅酸鹽通報，2009，觀(5) :940-943.)，以提高M(jìn)MT在聚合物中的分散性。將MMT 分散在有機(jī)溶劑的同時，進(jìn)行MMT表面改性的方法未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為原位聚合制備蒙脫土納米復(fù)合材料提供前期MMT改性及分散的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案將納米蒙脫土表面接枝官能團(tuán)和在乙醇中分散，其特征是將乙醇和水按比例為90 10的混合溶液、作為球磨介質(zhì)的直徑為0. 8mm氧化鋯小球、季銨鹽表面改性過的納米蒙脫土一起加入到雙層不銹鋼容器中，上述組份的配比為210ml的乙醇和水的混合溶液600g的作為球磨介質(zhì)的氧化鋯小球7. Sg的季銨鹽改性過的納米蒙脫土，在1000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下預(yù)攪拌20min，雙層不銹鋼容器通冷凝水冷卻混合液；隨后加入0. 16g 0. 31g硅烷偶聯(lián)劑KH560，并通過lmol/1鹽酸調(diào)節(jié)混合液的pH值至4. 5 5. 5，在4000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌20min后，停冷卻水一段時間，以提高混合液的溫度，在高速攪拌下使KH560與季銨鹽改性過的納米蒙脫土表面反應(yīng)；最后再通冷卻水一段時間，停攪拌，過濾掉氧化鋯小球，得到表面接枝改性納米蒙脫土的分散液。本發(fā)明的突出特點(diǎn)是制備工藝簡單，成功將納米蒙脫土充分分散在乙醇有機(jī)溶劑的同時，實(shí)現(xiàn)納米蒙脫土的表面接枝改性，所得到的納米蒙脫土乙醇分散液不僅具有良好的分散性而且具有良好的穩(wěn)定性，為原位聚合制備蒙脫土納米復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。目前原位聚合制備納米蒙脫土復(fù)合材料，通常采取首先有機(jī)改性蒙脫土，再將蒙脫土分散在有機(jī)溶劑的二步法，而本方法采取一步法同時解決了原位聚合制備納米蒙脫土復(fù)合材料過程中的兩個難題，提供了一種改性蒙脫土的新方法，本方法工藝流程和操作均十分簡單，利于工業(yè)化的推廣。


圖1KH560改性前后的匪T的紅外譜圖。圖2本方法制備的MMT在乙醇中的電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將210ml的乙醇和水的混合溶液(乙醇和水的比例是90 10)、600g 的作為球磨介質(zhì)的氧化鋯小球(直徑是0. 8mm)、7. 8g的季銨鹽改性過的MMT，一起加入到500ml雙層不銹鋼容器中，在1000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下預(yù)攪拌20min，不銹鋼容器通冷凝水以冷卻混合溶液。然后加入0. 16g的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑 (KH560)，并通過lmol/1鹽酸調(diào)節(jié)混合液的pH值至5. 5，在4000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下攪拌 20min后，停冷卻水50min，以提高混合溶液的溫度，使KH560與季銨鹽改性過的MMT反應(yīng)。 最后通冷卻水IOmin時間，停攪拌，過濾掉氧化鋯小球，得到表面接枝改性MMT的分散液。圖1說明按實(shí)施例1制備MMT在乙醇中的分散液，其中KH560添加量分別為無添加、添加1^^2^^4% (相對于MMT的質(zhì)量百分含量)。得到過濾掉氧化鋯的分散液在85°C 干燥箱中干燥24h后，將得到的干燥MMT用濾紙包住，放入球形脂肪抽出器中，用無水乙醇抽提Mh，洗去表面殘留的KH560后，70°C干燥1 后進(jìn)行傅里葉紅外光譜測試。從圖1可以看出，隨著KH560含量的增加，代表MMT末端Si OH伸縮鏈段的3631CHT1處特征峰逐漸減弱，這是由于KH560可與匪T表面的硅烷醇基反應(yīng)，隨著KH560含量的增加，MMT表面Si OH 官能團(tuán)與之反應(yīng)，故其特征峰減弱，充分說明MMT表面與KH560發(fā)生了接枝化學(xué)反應(yīng)。實(shí)施例二 將210ml的乙醇和水的混合溶液(乙醇和水的比例是90 10)、600g 的作為球磨介質(zhì)的氧化鋯小球(直徑是0. 8mm)、7. 8g的季銨鹽改性過的MMT，一起加入到 500ml雙層不銹鋼容器中，在1000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下預(yù)攪拌20min，不銹鋼容器通冷凝水以冷卻混合溶液。然后加入0. 31g的硅烷偶聯(lián)劑KH560，并通過lmol/1鹽酸調(diào)節(jié)混合液的pH值至4. 5，在4000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下攪拌20min后，停冷卻水50min，以提高混合溶液的溫度，使KH560與季銨鹽改性過的MMT反應(yīng)。最后通冷卻水IOmin時間，停攪拌，過濾掉氧化鋯小球，得到表面接枝改性MMT的分散液。從圖2可以看到MMT在乙醇中的分散性優(yōu)異，團(tuán)聚體很少。
權(quán)利要求
1.雙官能團(tuán)改性蒙脫土分散液的制備方法，將納米蒙脫土表面接枝官能團(tuán)和在乙醇中分散，其特征是將乙醇和水按比例為90 10的混合溶液、直徑為0.8mm氧化鋯小球、季銨鹽表面改性過的納米蒙脫土一起加入到雙層不銹鋼容器中，在1000轉(zhuǎn)/min的攪拌速率下預(yù)攪拌20min，上述組份的配比為210ml的乙醇和水的混合溶液600g氧化鋯小球7. Sg 季銨鹽改性過的納米蒙脫土，雙層不銹鋼容器通冷凝水冷卻混合液；隨后加入0. 16g 0. 31g硅烷偶聯(lián)劑KH560，并通過lmol/1鹽酸調(diào)節(jié)混合液的pH值至4. 5 5. 5，在4000轉(zhuǎn)/ min的高速攪拌20min后，停冷卻水一段時間，以提高混合液的溫度，在高速攪拌下使KH560 與季銨鹽改性過的納米蒙脫土表面反應(yīng)；最后再通冷卻水一段時間，停攪拌，過濾掉氧化鋯小球，得到表面接枝改性納米蒙脫土的分散液。
全文摘要
雙官能團(tuán)改性蒙脫土分散液的制備方法，涉及蒙脫土納米復(fù)合材料制備工藝的納米蒙脫土分散方法。本發(fā)明的技術(shù)方案將納米蒙脫土表面接枝官能團(tuán)和在乙醇中分散，其特征是將乙醇和水的混合溶液、氧化鋯小球、季銨鹽表面改性過的納米蒙脫土一起加入到雙層不銹鋼容器中，在的攪拌速率下預(yù)攪拌，雙層不銹鋼容器通冷凝水冷卻混合液；隨后加入硅烷偶聯(lián)劑KH560，并調(diào)節(jié)混合液的pH值，高速攪拌后，停冷卻水一段時間，以提高混合液的溫度，在高速攪拌下使KH560與季銨鹽改性過的納米蒙脫土表面反應(yīng)；最后再通冷卻水一段時間，停攪拌，過濾掉氧化鋯小球，得到表面接枝改性納米蒙脫土的分散液。
文檔編號C01B33/44GK102372274SQ201010253989
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者劉永利, 史航, 王魯民, 石建高, 陳曉蕾 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所