專利名稱：一種納米蒙脫土水相插層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米蒙脫土水相插層的制備方法。
背景技術(shù)：
納米蒙脫土，也稱之為納米粘土，由于其與聚合物基體界面具有理想的粘結(jié)性能，且兩種材料的熱膨脹系數(shù)也相匹配，因而納米蒙脫土與聚合物的復(fù)合材料可以穩(wěn)定的存在，而且納米蒙脫土的引入，使得聚合物材料的力學(xué)強(qiáng)度、彈性模量和熱變形溫度等材料性能得到大幅度的改善，獲得人們所期望的優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性能。
在本申請(qǐng)人的ZL01109463.x專利中，公開(kāi)了一種制備納米蒙脫土/聚醚醇或聚酯醇復(fù)合材料的方法，該方法操作簡(jiǎn)便、成本低廉。但是該方法得到的產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，雖然可以使蒙脫土在聚氨酯中實(shí)現(xiàn)剝離，可在其制備方法過(guò)程中納米蒙脫土在與單體混合前是儲(chǔ)存在DMF中的，由于DMF與其它溶劑體系的相溶性不甚理想，且具有高沸點(diǎn)，不易除去，所以，對(duì)于其他溶劑體系該方法得到的納米蒙脫土復(fù)合材料就不實(shí)用，同時(shí)也不易于儲(chǔ)存和批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)制備納米蒙脫土復(fù)合材料過(guò)程中，納米蒙脫土一直以DMF懸浮液的方式存在，而使得其在應(yīng)用中與其它溶劑體系的相溶性不甚理想，不易于儲(chǔ)存和批量生產(chǎn)的缺陷，從而提供一種不使用DMF的納米蒙脫土水相插層的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的納米蒙脫土水相插層的制備方法，包括如下的步驟1)將陽(yáng)離子交換容量為50～200毫克當(dāng)量/每100克，層間距為2～6的納米蒙脫土20～40份在30～1000份溫度為50～85℃的水中高速攪拌，超聲0.4～3小時(shí)，形成穩(wěn)定的懸浮體系，靜置水化10～48小時(shí)；2)將步驟1)得到的懸浮體系在50～85℃下攪拌0.5～3小時(shí)，然后將插層劑0.1～10份在5～20份水中溶解后加入到該懸浮體系中，在50～90℃下高速攪拌0.5～5小時(shí)，再超聲0.5～3小時(shí)；3)向步驟2)得到的懸浮體系中加入分子量為103～1010的聚乙烯醇(PVA)0.1～10份，在50～85℃下攪拌2～6小時(shí)；4)將步驟3)得到的懸浮體系離心，除去上層清液后冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。
所述步驟1)的納米蒙脫土含85～93wt％蒙脫石硅鋁酸鹽，粒度為30～80微米。
所述步驟2)的插層劑為長(zhǎng)鏈烷基季胺鹽或己二酸二胺鹽，優(yōu)選C16～C18的烷基季胺鹽，更為優(yōu)選十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。
本發(fā)明提供的方法是在水相中，使用水溶性高分子表面活性劑——聚乙烯醇(PVA)對(duì)蒙脫土進(jìn)行插層的新方法。該方法擯棄了現(xiàn)有技術(shù)中使用的DMF，能夠直接得到疏松的粉末，從而改善了產(chǎn)品的儲(chǔ)存性能，以及再次使用時(shí)的分散性能，便于批量生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸；而且本發(fā)明的方法更為簡(jiǎn)單，成本也進(jìn)一步降低。
本發(fā)明制得的蒙脫土為疏松粉末狀，層間距大于1.9納米，與01109463.x中方法一樣，并且可以用于各種溶劑體系。在用于納米蒙脫土/聚氨酯復(fù)合材料的制備時(shí)，可直接應(yīng)用于現(xiàn)有的聚氨酯合成和加工領(lǐng)域，不需改變已有的操作工藝和合成路線，也不需要添加其他設(shè)備，可直接應(yīng)用于溶液聚合，如氨綸絲、涂料及其他彈性體合成，并可直接應(yīng)用于熔融法聚合。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、將納米蒙脫土20份在30份50℃的水中高速攪拌，超聲0.4小時(shí)，形成穩(wěn)定的懸浮體系，靜置水化10小時(shí)，該納米蒙脫土的陽(yáng)離子交換容量為50毫克當(dāng)量/每100克，層間距為2，含85wt％蒙脫石硅鋁酸鹽，粒度為30微米。
將得到的懸浮體系在50℃下攪拌3小時(shí)，然后將插層劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)0.1份在5份水中溶解后加入到該懸浮體系中，在50℃下高速攪拌5小時(shí)，再超聲3小時(shí)。
向該懸浮體系中加入分子量為103的聚乙烯醇(PVA)10份，在50℃下攪拌6小時(shí)；離心，除去上層清液后冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。
實(shí)施例2、將納米蒙脫土40份在1000份85℃的水中高速攪拌，超聲3小時(shí)，形成穩(wěn)定的懸浮體系，靜置水化48小時(shí)，該納米蒙脫土的陽(yáng)離子交換容量為200毫克當(dāng)量/每100克，層間距為6，含93wt％蒙脫石硅鋁酸鹽，粒度為80微米。
將得到的懸浮體系在85℃下攪拌0.5小時(shí)，然后將插層劑己二酸二胺鈉10份在20份水中溶解后加入到該懸浮體系中，在90℃下高速攪拌0.5小時(shí)，再超聲0.5小時(shí)。
向該懸浮體系中加入分子量為1010的聚乙烯醇(PVA)0.1份，在85℃下攪拌2小時(shí)；離心，除去上層清液后冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。
實(shí)施例3、將納米蒙脫土30份在200份70℃的水中高速攪拌，超聲2小時(shí)，形成穩(wěn)定的懸浮體系，靜置水化20小時(shí)，該納米蒙脫土的陽(yáng)離子交換容量為150毫克當(dāng)量/每100克，層間距為4，含90wt％蒙脫石硅鋁酸鹽，粒度為60微米。
將得到的懸浮體系在70℃下攪拌2小時(shí)，然后將插層劑十八烷基三甲基溴化銨3份在12份水中溶解后加入到該懸浮體系中，在70℃下高速攪拌2小時(shí)，再超聲1小時(shí)。
向該懸浮體系中加入分子量為105的聚乙烯醇(PVA)4份，在60℃下攪拌5小時(shí)；離心，除去上層清液后冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。
權(quán)利要求
1.一種納米蒙脫土水相插層的制備方法，包括如下的步驟1)將陽(yáng)離子交換容量為50～200毫克當(dāng)量/每100克，層間距為2～6的納米蒙脫土20～40份在30～1000份溫度為50～85℃的水中高速攪拌，超聲0.4～3小時(shí)，形成穩(wěn)定的懸浮體系，靜置水化10～48小時(shí)；2)將步驟1)得到的懸浮體系在50～85℃下攪拌0.5～3小時(shí)，然后將插層劑0.1～10份在5～20份水中溶解后加入到該懸浮體系中，在50～90℃下高速攪拌0.5～5小時(shí)，再超聲0.5～3小時(shí)；所述的插層劑為長(zhǎng)鏈烷基季胺鹽或己二酸二胺鹽；3)向步驟2)得到的懸浮體系中加入聚乙烯醇0.1～10份，在50～85℃下攪拌2～6小時(shí)；4)將步驟3)得到的懸浮體系離心，除去上層清液后冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。
2.如權(quán)利要求1所述的納米蒙脫土水相插層的制備方法，其特征在于，所述步驟1)的納米蒙脫土含85～93wt％蒙脫石硅鋁酸鹽，粒度為30～80微米。
3.如權(quán)利要求1所述的納米蒙脫土水相插層的制備方法，其特征在于，所述步驟2)的長(zhǎng)鏈烷基季胺鹽為C16～C18的烷基季胺鹽。
4.如權(quán)利要求1或3所述的納米蒙脫土水相插層的制備方法，其特征在于，所述步驟2)的長(zhǎng)鏈烷基季胺鹽為十六烷基三甲基溴化銨。
5.如權(quán)利要求1所述的納米蒙脫土水相插層的制備方法，其特征在于，所述步驟3)的聚乙烯醇的分子量為103～1010。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米蒙脫土水相插層的制備方法，包括將納米蒙脫土在水中高速攪拌，超聲，形成穩(wěn)定的懸浮體系后靜置水化；然后在50～85℃下攪拌，加入插層劑的水溶液，高速攪拌，再超聲；加入水溶性高分子表面活性劑——聚乙烯醇，在50～85℃下攪拌；離心，冷凍干燥，得到疏松裝的層間距大于1.9納米的蒙脫土。本發(fā)明提供的方法是在水相中，使用水溶性高分子表面活性劑——聚乙烯醇(PVA)對(duì)蒙脫土進(jìn)行插層的新方法。該方法擯棄了現(xiàn)有技術(shù)中使用的DMF，能夠直接得到疏松的粉末，從而改善了產(chǎn)品的儲(chǔ)存性能，以及再次使用時(shí)的分散性能，便于批量生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸；而且本發(fā)明的方法更為簡(jiǎn)單，成本也進(jìn)一步降低。
文檔編號(hào)C09C1/28GK1778843SQ20041000983
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者郭興林, 徐堅(jiān), 張小莉, 戴新華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所