專利名稱：錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物/黏土納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體是指合成出多功能插層劑，通過(guò)共價(jià)鍵錨固在蒙脫石的片層上，并引發(fā)自由基聚合制備聚合物/蒙脫石納米復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
插層制備的聚合物/蒙脫石納米復(fù)合材料因其具有眾多優(yōu)異性能而作為新型的結(jié)構(gòu)、功能材料被廣泛研究，它在諸多領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力，已引起各國(guó)研究者的高度重視和極大興趣，成為材料學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于蒙脫石和聚合物相容性差，導(dǎo)致其在聚合物中易團(tuán)聚、難分散，一般采用插層劑對(duì)蒙脫石進(jìn)行有機(jī)改性。但大多數(shù)研究者只是把蒙脫石片層納米級(jí)分散到聚合物中作為追求目標(biāo)，期望均勻分散的納米片層發(fā)揮獨(dú)特效應(yīng)，提高聚合物性能。但從國(guó)內(nèi)外十幾年的研究進(jìn)展看，蒙脫石即使以納米狀態(tài)分散，大多數(shù)聚合物的綜合性能并沒(méi)有出現(xiàn)人們所期待的大幅度提升，甚至某些性能還會(huì)下降。例如蒙脫石改性尼龍6，熱變形溫度提高約 30°C，拉伸強(qiáng)度提高約50%，沖擊強(qiáng)度卻有所下降；蒙脫石改性的聚丙烯沖擊強(qiáng)度提高，拉伸強(qiáng)度卻下降。主要原因是蒙脫石片層在聚合物中的分散結(jié)構(gòu)不理想。蒙脫石的分散結(jié)構(gòu)主要有剝離型和插層型兩種，這兩種結(jié)構(gòu)中，蒙脫石與聚合物之間的作用力是弱的離子吸附力和范德華力等，結(jié)合不牢固，聚合物鏈很容易從蒙脫石層間脫出。如能有效解決蒙脫石與聚合物之間的結(jié)合不牢固的問(wèn)題，可突破聚合物/蒙脫石納米復(fù)合材料的應(yīng)用瓶頸，極大推動(dòng)此類材料的市場(chǎng)化進(jìn)程的步伐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，選用含硅氧基的季鱗鹽離子液體作為插層劑兼自由基引發(fā)劑，以蒙脫石為模板導(dǎo)向進(jìn)行自組裝插層錨固，形成有機(jī)蒙脫石，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鱗葉立德引發(fā)的常規(guī)自由基聚合，制備聚合物/蒙脫石納米雜化材料。本發(fā)明的技術(shù)方案如下錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料的制備方法，包括如下步驟(1)將100重量份的蒙脫石加入200 500重量份的去離子水中，在20 90°C范圍內(nèi)混合攪拌，攪拌時(shí)間為30 480min ；(2)將10 50重量份的含有硅氧基團(tuán)的季鱗鹽插層劑加入到上述步驟(1)中的溶液中反應(yīng)0.5 24h，所述季鱗鹽插層劑為三苯基[二甲基(γ-烷基)甲氧基硅烷]鹵化鱗；(3)取10 20重量份濃度為0. 05 lmol/L的NaOH或KOH溶液加入到上述步驟 (2)得到的溶液中，攪拌30 60min，季鱗鹽插層劑末端的季鱗陽(yáng)離子在堿性條件下轉(zhuǎn)化為鱗葉立德；然后在高壓汞燈的照射下10 30min，蒙脫石片層上的鱗葉立德中的三個(gè)苯基脫去一個(gè)苯基，變成自由基結(jié)構(gòu)；(4)將上述步驟(3)中得到的溶液與聚合單體混合，其重量比為1 (0. 5 1)，所述聚合單體為苯乙烯、丙烯酸酯或氯乙烯，升溫到50 90°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下聚合，反應(yīng)時(shí)間 2 12h，鱗葉立德產(chǎn)生的自由基引發(fā)聚合單體的自由基均聚或共聚，原位生成聚合物/黏土二元納米雜化材料；采用真空過(guò)濾，將固體與液體分離，得到的固體產(chǎn)物用蒸餾水洗滌， 在50°C 60°C下真空干燥，即得到錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料。進(jìn)一步的，所述的季鱗鹽插層劑三苯基[二甲基(Y-烷基)甲氧基硅烷]鹵化鱗
的結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
1.錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將100重量份的蒙脫石加入200 500重量份的去離子水中，在20 90°C范圍內(nèi)混合攪拌，攪拌時(shí)間為30 480min ；(2)將10 50重量份的含有硅氧基團(tuán)的季鱗鹽插層劑加入到上述步驟(1)中的溶液中反應(yīng)0.5 24h，所述季鱗鹽插層劑為三苯基[二甲基(γ-烷基)甲氧基硅烷]鹵化鱗；(3)取10 20重量份濃度為0.05 lmol/L的NaOH或KOH溶液加入到上述步驟⑵ 得到的溶液中，攪拌30 60min，季鱗鹽插層劑末端的季鱗陽(yáng)離子在堿性條件下轉(zhuǎn)化為鱗葉立德；然后在高壓汞燈的照射下10 30min，蒙脫石片層上的鱗葉立德中的三個(gè)苯基脫去一個(gè)苯基，變成自由基結(jié)構(gòu)；(4)將上述步驟(3)中得到的溶液與聚合單體混合，其重量比為1 (0.5 1)，所述聚合單體為苯乙烯、丙烯酸酯或氯乙烯，升溫到50 90°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下聚合，反應(yīng)時(shí)間2 12h，鱗葉立德產(chǎn)生的自由基引發(fā)聚合單體的自由基均聚或共聚，原位生成聚合物/黏土二元納米雜化材料；采用真空過(guò)濾，將固體與液體分離，得到的固體產(chǎn)物用蒸餾水洗滌，在 50°C 60°C下真空干燥，即得到錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的季鱗鹽插層劑三苯基[二甲基 (Y-烷基)甲氧基硅烷]鹵化鱗的結(jié)構(gòu)為η的值為1 16之間的自然數(shù)，X是鹵素，為溴或氯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述的鱗葉立德的結(jié)構(gòu)為
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于所述的鱗葉立德產(chǎn)生的自由基結(jié)構(gòu)為
全文摘要
本發(fā)明涉及聚合物/蒙脫石納米雜化材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種錨固型聚合物/蒙脫石納米雜化材料的制備方法。本發(fā)明選用含硅氧基的季鏻鹽離子液體作為插層劑兼自由基引發(fā)劑，以蒙脫石為模板導(dǎo)向進(jìn)行自組裝插層錨固，形成有機(jī)蒙脫石，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鏻葉立德引發(fā)的常規(guī)自由基聚合，制備聚合物/蒙脫石納米雜化材料。這種納米雜化材料的制備方法成功解決了長(zhǎng)期存在的蒙脫石在聚合物中難以全面而有效地均勻分散、與聚合物結(jié)合力弱等原因?qū)е碌木酆衔?蒙脫石納米復(fù)合材料的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論預(yù)期值的難題，具有增強(qiáng)和增韌的雙重效果，拓寬了聚合物/蒙脫石納米雜化材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08F14/06GK102504062SQ201110347350
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者戈明亮, 池水蓮 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)