專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，屬于納米復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蒙脫土是一種層間含有可交換金屬陽(yáng)離子的層狀硅酸鹽，有機(jī)化后與聚合物的相 容性可顯著改善，形成的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料(至少一維小于100納米)是目前 新興的一種聚合物基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料。與常規(guī)復(fù)合材料相比，其具有以下特點(diǎn)只需很少 的填加量(< 5wt% )即可使復(fù)合材料具有相當(dāng)高的強(qiáng)度、彈性模量、韌性及阻隔性能；具 有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定性；其力學(xué)性能優(yōu)于纖維增強(qiáng)聚合物系，因?yàn)槊擅撏量梢栽?二維方向上起增強(qiáng)作用；由于硅酸鹽呈片層平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；蒙脫土 天然存在，有豐富的資源且價(jià)格低廉。故聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料已成為近年來(lái)新材 料和功能材料領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)之一。 由于只有在聚合物中分散到納米狀態(tài)的蒙脫土才可以真正起到增強(qiáng)聚合物的作 用，因此，如何解決有機(jī)化蒙脫土在聚合物中的分散問(wèn)題是制備該類(lèi)納米復(fù)合材料的一個(gè) 關(guān)鍵問(wèn)題。雖然目前報(bào)道的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法有以下幾類(lèi)插層復(fù) 合法，包括單體插入后聚合法(含插層縮聚和插層加聚)和聚合物插入法(含聚合物溶液 插層和聚合物熔融插層)；原位復(fù)合法，包括就地形成填充物法(溶膠-凝膠法)和原位聚 合法；超微粒子直接分散法，包括溶液共混、乳液共混、熔融共混和機(jī)械共混；分子復(fù)合形 成法及其他方法。但如何實(shí)現(xiàn)有機(jī)化蒙脫土在聚合物中既能納米級(jí)的剝離分散，且分散均 一、穩(wěn)定，又能使該類(lèi)納米復(fù)合材料的制備環(huán)保易操作，目前還未見(jiàn)到較好的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，以實(shí)現(xiàn)有機(jī) 化蒙脫土在聚合物中能納米級(jí)的剝離分散，且分散均一、穩(wěn)定，使聚合物/蒙脫土納米復(fù)合 材料的制備具備環(huán)保易操作優(yōu)點(diǎn)。 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 本發(fā)明的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟 A)首先將經(jīng)有機(jī)陽(yáng)離子插層處理的有機(jī)化蒙脫土與液體聚丁二烯、過(guò)氧化物按配
比混合均勻，然后在20 15(TC攪拌至形成為半透明的粘稠溶液或固態(tài)物；所述配比如下
有機(jī)化蒙脫土占1 50wt % ，液體聚丁二烯占50 99wt % ，過(guò)氧化物占0 2wt % ，三者之
和為100wt% ; B)將步驟A)制備得到的半透明的粘稠溶液或固態(tài)物與聚合物、抗氧劑按配比混 合均勻后進(jìn)行熔融共混；所述配比如下半透明的粘稠溶液或固態(tài)物占l 30wt^，聚合物 占70 99wt % ，抗氧劑占0 lwt % ，三者之和為100wt % 。
所述有機(jī)陽(yáng)離子優(yōu)選有機(jī)季銨鹽。
所述液體聚丁二烯優(yōu)選端基為-H、 -OH、 -COOH、-CN、 _NH2、 _C0NH2及-NC0中的任意 一種或者兩種，其中以粘度為0. 1 lOOPa. S為最佳。 所述過(guò)氧化物可選自叔丁基氫過(guò)氧化物、過(guò)氧化氫異丙苯、二叔丁基過(guò)氧化物、二 叔戊基過(guò)氧化物、2， 2- 二叔丁基過(guò)氧化基乙烷、2， 5- 二甲基己烷-2， 5- 二叔丁基過(guò)氧化物、 2， 5- 二甲基己烷-3-己炔-2， 5- 二叔丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化二異丙苯、雙(2- 二叔丁基過(guò)氧 化二異丙基)苯、過(guò)氧化叔丁基異丙苯、過(guò)氧化酯、過(guò)氧化碳酸酯、二芳?；^(guò)氧化物、過(guò)氧 化縮酮及環(huán)狀過(guò)氧化物中的任意一種。 所述聚合物可以為聚烯烴類(lèi)、聚酰胺類(lèi)、聚酯類(lèi)或樹(shù)脂類(lèi)聚合物。 所述抗氧劑可以為磷酸酯類(lèi)抗氧劑或受阻酚類(lèi)抗氧劑或兩者的混合物。 本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)化蒙脫土在液體聚丁二烯中可以剝離分散為納米級(jí)，且
分散非常均勻，長(zhǎng)時(shí)間放置也不會(huì)發(fā)生分離，穩(wěn)定性好；在過(guò)氧化物存在下，液體聚丁二烯
可以交聯(lián)成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使聚合物強(qiáng)度提高；液體聚丁二烯還可以與聚合物基體反應(yīng)形成
接枝物，使液體聚丁二烯與聚合物基體的相容性提高。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制備方法不僅實(shí)現(xiàn)了有機(jī)化蒙脫土在聚合物中能達(dá)到 納米級(jí)的剝離分散，且分散均一、穩(wěn)定，還使聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備具備環(huán)保 易操作優(yōu)點(diǎn)，使所制備的該類(lèi)納米復(fù)合材料體現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可以用注塑、吹塑、壓延等 各種熱塑性塑料的加工方式制作所需的產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的做進(jìn)一步詳細(xì)、清楚、完整地說(shuō)明，所
列實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說(shuō)明，并不因此而限制本發(fā)明。 實(shí)施例l 首先將經(jīng)有機(jī)季銨鹽插層處理的有機(jī)化蒙脫土 150克與粘度為30Pa. S的端羥基 聚丁二烯845克、雙(2-二叔丁基過(guò)氧化二異丙基)苯5克一起加入2升的燒杯中，攪拌混 合均勻，然后在5(TC水浴中加熱、攪拌1小時(shí)，形成為半透明的棕色粘稠溶液。
將上述粘稠溶液500克與聚丙烯均聚物(230 °C，2. 16kg，熔融指數(shù)為 3. 7g/10min)4495克、抗氧劑1010 (汽巴公司生產(chǎn))5克，用高速混合機(jī)攪拌混合均勻；用長(zhǎng) 徑比為45、螺桿直徑為40mm的雙螺桿擠出機(jī)，在各段溫度為180 24(TC下進(jìn)行熔融共混 擠出，水冷造粒，即得聚丙烯_蒙脫土納米復(fù)合材料。 將所制備的聚丙烯_蒙脫土納米復(fù)合材料按照ISO標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，并按照ISO標(biāo) 準(zhǔn)測(cè)試試樣性能。測(cè)試的性能數(shù)據(jù)如下拉伸強(qiáng)度為41MPa， IZ0D缺口沖擊強(qiáng)度為8. 3KJ/ m、彎曲模量為1930MPa。
實(shí)施例2 首先將經(jīng)有機(jī)季銨鹽插層處理的有機(jī)化蒙脫土 400克與粘度為60Pa. S的端羧基 聚丁二烯600克加入2升的燒杯中，攪拌混合均勻，然后放入80°C的恒溫烘箱中干燥4小時(shí) 取出，室溫下冷卻，得到略微透光的灰色塊狀物，取出，碾碎為不超過(guò)6mm的小塊狀物。
將上述小塊狀物100克與尼龍6 (特性粘度2. 7) 3896克、抗氧劑1010 (汽巴公司生 產(chǎn))4克，用高速混合機(jī)攪拌混合均勻；用長(zhǎng)徑比為45、螺桿直徑為40mm的雙螺桿擠出機(jī)， 在各段溫度為220 26(TC下進(jìn)行熔融共混擠出，水冷造粒，即得尼龍6-蒙脫土納米復(fù)合材料。 將所制備的尼龍6-蒙脫土納米復(fù)合材料按照ISO標(biāo)準(zhǔn)制備試樣，并按照IS0標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試試樣性能。測(cè)試的性能數(shù)據(jù)如下拉伸強(qiáng)度為82MPa， IZ0D缺口沖擊強(qiáng)度為4. 6KJ/m2， 彎曲模量為3010MPa。
權(quán)利要求
一種聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟A)首先將經(jīng)有機(jī)陽(yáng)離子插層處理的有機(jī)化蒙脫土與液體聚丁二烯、過(guò)氧化物按配比混合均勻，然后在20～150℃攪拌至形成為半透明的粘稠溶液或固態(tài)物；所述配比如下有機(jī)化蒙脫土占1～50wt％，液體聚丁二烯占50～99wt％，過(guò)氧化物占0～2wt％，三者之和為100wt％；B)將步驟A)制備得到的半透明的粘稠溶液或固態(tài)物與聚合物、抗氧劑按配比混合均勻后進(jìn)行熔融共混；所述配比如下半透明的粘稠溶液或固態(tài)物占1～30wt％，聚合物占70～99wt％，抗氧劑占0～1wt％，三者之和為100wt％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 有機(jī)陽(yáng)離子為有機(jī)季銨鹽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，液體 聚丁二烯的端基為-H、 -OH、 -COOH、 -CN、 -NH2、 _CONH2及-NCO中的任意一種或者兩種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，液體 聚丁二烯的粘度為0. 1 lOOPa. S。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所 述過(guò)氧化物選自叔丁基氫過(guò)氧化物、過(guò)氧化氫異丙苯、二叔丁基過(guò)氧化物、二叔戊基過(guò)氧化 物、2 ， 2- 二叔丁基過(guò)氧化基乙烷、2 ， 5- 二甲基己烷-2 ， 5- 二叔丁基過(guò)氧化物、2 ， 5- 二甲基己 烷-3-己炔-2，5-二叔丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化二異丙苯、雙(2-二叔丁基過(guò)氧化二異丙基) 苯、過(guò)氧化叔丁基異丙苯、過(guò)氧化酯、過(guò)氧化碳酸酯、二芳?；^(guò)氧化物、過(guò)氧化縮酮及環(huán)狀 過(guò)氧化物中的任意一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 聚合物為聚烯烴類(lèi)、聚酰胺類(lèi)、聚酯類(lèi)或樹(shù)脂類(lèi)聚合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 抗氧劑為磷酸酯類(lèi)抗氧劑或受阻酚類(lèi)抗氧劑或兩者的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括如下步驟首先將經(jīng)有機(jī)陽(yáng)離子插層處理的有機(jī)化蒙脫土與液體聚丁二烯、過(guò)氧化物按配比混合均勻，然后在20～150℃攪拌至形成為半透明的粘稠溶液或固態(tài)物；將制備得到的半透明的粘稠溶液或固態(tài)物與聚合物、抗氧劑按配比混合均勻后進(jìn)行熔融共混。本發(fā)明的制備方法不僅實(shí)現(xiàn)了有機(jī)化蒙脫土在聚合物中能達(dá)到納米級(jí)的剝離分散，且分散均一、穩(wěn)定，還使聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備具備環(huán)保易操作優(yōu)點(diǎn)，使所制備的該類(lèi)納米復(fù)合材料體現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可以用注塑、吹塑、壓延等各種熱塑性塑料的加工方式制作所需的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08L77/02GK101705004SQ20091019836
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者楊波, 陳廣強(qiáng), 陳延安 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司;金發(fā)科技股份有限公司