專利名稱：：聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以聚羥基烷酸酯為基,有機(jī)改性蒙脫土為填充改性成分的聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：目前,一般在蒙脫土插層型納米復(fù)合材料制備前，蒙脫土首先要進(jìn)行有機(jī)化處理，方法為采用有機(jī)陽離子交換無機(jī)陽離子，使其有機(jī)化。我們正是根據(jù)這一原理而對(duì)蒙脫土進(jìn)行了有機(jī)化處理。而一般蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的制備方法有插層原位聚合復(fù)合法、熔融插層法等方法。公開專利號(hào)為CN03115777.7，公開了一種納米蒙脫土-苯乙烯原位插層聚合物的制備方法，它所采用的是插層原位聚合復(fù)合法的制備方法。該方法所制備的材料性能比較好，但從材料選擇及工藝上來看，還是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,而熔融插層法正好可以解決這一問題。公開專利號(hào)為CN200410015775.2,公開了一種納米蒙脫土的固相插層制備方法及其制備的納米蒙脫土母料，即是采用熔融插層這一方法。但該熔融插層制備法是一步法，具有分散不好的缺點(diǎn)。本發(fā)明所公布的三步熔融插層法則正好可以解決上述缺陷。使用納米蒙脫土填充改性聚羥基垸酸酯是新興的一門改性技術(shù),也是具有深刻意義的。聚羥基烷酸酯類材料是近20多年來發(fā)展起來的一種新生高分子材料,它是多種微生物的細(xì)胞內(nèi)聚脂,是一種天然的、結(jié)構(gòu)多變的綠色高分子材料。其兼具有良好的生物相容性能，生物可降解性和塑料的耐熱性能,因此可作為生物醫(yī)用材料和生物可降解包裝材料。又由于其具有非線性光學(xué)性能、壓電性、氣體阻隔性等許多高附加值性能，使其可以在包裝材料,粘合材料,電子材料,農(nóng)業(yè)產(chǎn)品,化學(xué)介質(zhì)等領(lǐng)域具有潛在的廣泛應(yīng)用。我們就所制備的聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料正是其中一種,它不僅提高其力學(xué)性能，也改善了其耐熱性能，還提升了它的成膜性。這樣不僅提升了其使用性能,也拓展了其使用范圍,使其具有更廣闊的應(yīng)用前景，將在生物降解塑料領(lǐng)域發(fā)揮更巨大的作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單，工藝上容易實(shí)現(xiàn),來制備性能優(yōu)良的聚羥基垸酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的聚羥基烷酸酯/蒙脫土納米復(fù)合材料制備時(shí)先制得接枝改性聚羥基烷酸酯，再將接枝改性聚羥基烷酸酯與有機(jī)改性蒙脫土熔融共混制得母料，最后將聚羥基烷酸酯和母料熔融共混得到產(chǎn)品,此為其熔融插層三步法。第一步制備的具體條件是將聚羥基烷酸酯與馬來酸酐，或是丙烯酰胺等接枝單體與過氧化二異丙苯，或過氧化二苯甲酰等引發(fā)劑經(jīng)高速攪拌機(jī)混合，再用反應(yīng)式雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，進(jìn)行反應(yīng)擠出，擠出溫度是140-19(TC，得到接枝改性聚羥基烷酸酯，其中各反應(yīng)成分的質(zhì)量份數(shù)是-聚羥基垸酸酯1.0接枝單體0.01-0.1引發(fā)劑0.005-0.1此步驟所得產(chǎn)品接枝改性聚羥基烷酸酯的接枝率為0.1%-5°/。之間。第二步是先將適量的鈉基蒙脫土加入到適量的有機(jī)化處理劑三甲基十六垸基溴化銨或三甲基十七烷基溴化銨或三甲基十八垸基溴化銨中處理適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，過濾,干燥,即得有機(jī)改性蒙脫土。所用原料質(zhì)量份數(shù)是鈉基蒙脫土:l.O有機(jī)化處理劑:20.0-80.0再將上述接枝改性聚羥基垸酸酯與上述有機(jī)改性蒙脫土經(jīng)高速攪拌機(jī)混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出溫度是140-190'C，得母料，所用原料的質(zhì)量份數(shù)是接枝改性聚羥基烷酸酯1.0有機(jī)改性蒙脫土0.5-1.0第三步將適量聚羥基烷酸酯和母料經(jīng)高速攪拌機(jī)混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混,擠出溫度是140-190°C，所用原料的質(zhì)量份數(shù)是聚羥基烷酸酯1.0母料0.1-0.5經(jīng)此三步后即可得產(chǎn)品。最終產(chǎn)品的具體成分為可完全生物降解塑料聚羥基烷酸酯、接枝改性聚羥基烷酸酯、有機(jī)改性蒙脫土等，各組成的質(zhì)量份數(shù)是聚羥基烷酸酯1.0接枝改性聚羥基烷酸酯0.06-0.17有機(jī)改性蒙脫土0.05-0.17本發(fā)明制備得到的聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料中，有機(jī)改性的蒙脫土在基體中均勻分散，形成了插層型的結(jié)構(gòu)。經(jīng)X-射線衍射(XRD)分析,蒙脫土層間距為lnm-5nm之間。復(fù)合材料具有良好的綜合性能，其拉伸強(qiáng)度、熱性能及成膜性分別得到了提高。具體實(shí)施方式實(shí)例l100g聚3-羥基丁酸酯(PHB)和2.0g馬來酸酑，0.8g過氧化二異丙苯共混，用反應(yīng)式雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190"C，得接枝率為0.3%的改性聚3-羥基丁酸酯(PHB-g-MAH);再將100g接枝改性聚3-羥基丁酸酯與80g有機(jī)改性蒙脫土MMT1(將90g鈉基蒙脫土投入2000g三甲基十六烷中攪拌30分鐘后過濾,再干燥,即得MMT1。)的混合，經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190°C，得母料;然后再將100gPHB與30g母料混合，用高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190'C，得產(chǎn)品，其性能見表二<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表二實(shí)例2100g聚3-羥基丁酸酯共聚聚4-羥基丁酸酯(P3HBP4HB)和2.8g丙烯酸胺，2.0g過氧化二苯甲酰共混，用反應(yīng)式雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190°C，得接枝率為0.7%的改性P3HBP4HB-g-GMA，再將100gP3HBP4HB-g-GMA與70g有機(jī)改性蒙脫土MMT1(將80g鈉基蒙脫土投入1900g三甲基十七烷基溴化銨中攪拌30分鐘后過濾,再干燥,即得MMT1。)混合，經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190°C，得母料，然后再將100gP3HBP4HB與20g母料混合，用高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190°C，得產(chǎn)品，其性能見表三<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表三實(shí)例3100g聚3-羥基戊酸酯(PHBV)和4.0g丙烯酸胺，5.0g過氧化二苯甲酰共混，用反應(yīng)式雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190°C，得接枝率為0.5%的改性PHBV-g-GMA，將100g接枝改性聚羥基垸酸酯PHBV-g-GMA和60g有機(jī)改性蒙脫土MMT1(將70g鈉基蒙脫土投入1800g三甲基十八烷基溴化銨中攪拌30分鐘后過濾,再干燥，即得MMT1。)混合，經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-190。C，得母料，然后將100gPHBV與40g母料混合，用高速攪拌機(jī)攪拌，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度是140-19(TC，得產(chǎn)品，其性能見表四<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的一種制備方法，其特征是制備過程包括如下步驟(1)先通過引發(fā)劑在熔融接枝的條件下制備聚羥基烷酸酯的接枝聚合物；(2)將蒙脫土進(jìn)行有機(jī)化，再通過熔融插層法制備出以接枝聚羥基烷酸酯為基，有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料為填充成分的高填充母料；(3)將母料與聚羥基烷酸酯熔融共混制備出其插層型納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸酯蒙脫土的制備方法，其特征是聚羥基烷酸酯包含的無規(guī)重復(fù)單元具有如下結(jié)構(gòu)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中W是H或C2垸基或C3垸基,n是1或2,故其可以是聚3-羥基丁酸脂，也可以是聚3-羥基丁酸脂與聚3-羥基戊酸脂共聚物，或是3-羥基丁酸脂與聚4-羥基丁酸脂共聚物等，其組份均為單一組份,純度應(yīng)達(dá)到97%以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸酯/蒙脫土的制備方法步驟(l)中，其特征是接枝改性的單體是下述中的一種馬來酸酐或丙烯酰胺等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸酯/蒙脫土的制備方法步驟(l)中，其特征是弓I發(fā)劑是過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基垸酸酯/蒙脫土的制備方法步驟(l)中，其特征是聚羥基垸酸酯接枝產(chǎn)物的接枝率為0.1%-5%。6.據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸脂/蒙脫土的制備方法中的步驟(l)中，所用原料的質(zhì)量份數(shù)是聚羥基烷酸酯1.0接枝單體0.01-0.1引發(fā)劑0.01-0.1。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸脂/蒙脫土的制備方法步驟(2)中，其特征是蒙脫土的粒徑大小為小于或等于0.05um。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基烷酸脂/蒙脫土的制備方法步驟(2)中，其特征是有機(jī)化蒙脫土是用三甲基十六烷基溴化銨或三甲基十七垸基溴化銨或三甲基十八烷基溴化銨處理鈉基蒙脫土得到的。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基垸酸脂/蒙脫土的制備方法中的步驟(2)中，所用原料的質(zhì)量份數(shù)是接枝改性聚羥基垸酸酯1.0有機(jī)改性蒙脫土0.05-0.25。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚羥基垸酸脂/蒙脫土的制備方法中的步驟(3)中,所用原料的質(zhì)量份數(shù)是聚羥基烷酸酯1.0母料0.05-0.20。全文摘要本發(fā)明涉及聚羥基烷酸酯/蒙脫土插層型納米復(fù)合材料的共混制備。它是一種簡(jiǎn)便而又高效的共混復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明所使用制備方法是三步熔融插層法。即先通過引發(fā)劑在熔融的條件下制備聚羥基烷酸酯的接枝聚合物，再通過熔融插層法制備出以接枝聚羥基烷酸酯為基體，經(jīng)有機(jī)化改性的納米蒙脫土為填充成分的填充母料，最后再將此母料與聚羥基烷酸酯熔融共混制備出其復(fù)合材料。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，所獲得的復(fù)合材料納米蒙脫土層間距在1nm-5nm之間，所制得的材料中納米蒙脫土分散均勻，材料力學(xué)性能好，具有較好的耐熱性能和成膜性等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C08J3/20GK101469072SQ20081014236公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2008年8月12日優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日發(fā)明者張向南,敏李,李超群申請(qǐng)人:深圳市意可曼生物科技有限公司