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，通過共價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，已引起各國研究者的高度重視和極大興趣，成為材料學(xué)研究的一個熱點。由于蒙脫石和聚合物相容性差，導(dǎo)致其在聚合物中易團聚、難分散，一般采用插層劑對蒙脫石進行有機改性。但大多數(shù)研究者只是把蒙脫石片層納米級分散到聚合物中作為追求目標，期望均勻分散的納米片層發(fā)揮獨特效應(yīng)，提高聚合物性能。但從國內(nèi)外十幾年的研究進展看，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有出現(xiàn)人們所期待的大幅度提升，甚至某些性能還會下降。例如蒙脫石改性尼龍6，熱變形溫度提高約 30°C，拉伸強度提高約50%，沖擊強度卻有所下降；蒙脫石改性的聚丙烯沖擊強度提高，拉伸強度卻下降。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，極大推動此類材料的市場化進程的步伐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(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)向進行自組裝插層錨固，形成有機蒙脫石，并在此基礎(chǔ)上進行鱗葉立德引發(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，攪拌時間為30 480min ；(2)將10 50重量份的含有硅氧基團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苯基脫去一個苯基，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，氮氣保護下聚合，反應(yīng)時間 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，攪拌時間為30 480min ；(2)將10 50重量份的含有硅氧基團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苯基脫去一個苯基，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，氮氣保護下聚合，反應(yīng)時間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)向進行自組裝插層錨固，形成有機蒙脫石，并在此基礎(chǔ)上進行鏻葉立德引發(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)性能遠遠低于理論預(yù)期值的難題，具有增強和增韌的雙重效果，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C08F14/06GK102504062SQ201110347350
公開日2012年6月20日 申請日期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 申請人:華南理工大學(xué)