一種增強(qiáng)型聚烯烴/粘土納米復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種增強(qiáng)型聚締控/粘±納米復(fù) 合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了提高聚締控的力學(xué)、氣體阻隔性等性能，很多科研機(jī)構(gòu)與公司嘗試制 備聚締控/粘±納米復(fù)合材料。粘±片層本身擁有極高的模量與強(qiáng)度、很大的比表面積等 優(yōu)異特性。將其W合適的方法加入聚合物中能大幅提高所得產(chǎn)品的使用性能，拓展其使用 領(lǐng)域。
[0003] 一般而言，制備聚合物/粘±納米復(fù)合材料有如下Ξ種方式：溶液法、原位聚合法 與烙融共混法。溶液法需要將聚合物與填料粘±同時(shí)溶解或穩(wěn)定的分散于某種適當(dāng)?shù)娜軇?中，在二者均勻混合之后除去溶劑，干燥成型，得到復(fù)合材料。運(yùn)種方法適用范圍有限。首 先，聚合物必須有良溶劑，諸如高密度聚乙締、聚丙締等極難溶解的聚締控不能使用該法。 其次，溶液法需要使用大量溶劑，而且往往是有毒的有機(jī)溶劑，對環(huán)保極其不利且增加生產(chǎn) 成本。因此溶液法一般在實(shí)驗(yàn)室科研中使用，極少工業(yè)化生產(chǎn)。原位聚合法原理則是將聚合 催化劑負(fù)載于粘±片層，再與聚合物單體混合觸發(fā)聚合反應(yīng)，在聚合的同時(shí)制備復(fù)合材料。 原位聚合法適用于烙點(diǎn)較高、加工降解較為明顯的聚合物。但是，由于需要對聚合反應(yīng)催化 劑進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與合成，對整個反應(yīng)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，增加了成產(chǎn)難度與成本，不利于推 廣。
[0004] 烙融共混法是目前使用最為廣泛的納米復(fù)合材料制備方法。該法利用共混時(shí)螺桿 的剪切力將粘上片層均勻的分散于聚合物烙體之中，可W使用注塑、擠出等多種方法制備 最終產(chǎn)品，適用范圍最為廣泛，前期投入與生產(chǎn)成本較低。但是，粘±的片層極性很高，與低 極性的聚締控主鏈相容性不好；且粘±片層與層間離子有很強(qiáng)的相互作用，因此難W使其 W單片層的狀態(tài)分散進(jìn)入聚合物基體，從而使粘±的改性效果得不到充分的發(fā)揮。為了解 決W上難題，目前普遍的做法是使用季錠鹽通過離子交換的方法對粘±進(jìn)行改性。季錠鹽 能夠降低粘±表面極性，并且擴(kuò)大粘±的層間距W降低層間的相互作用，從而改善粘±在 聚合物中的分散。 陽〇化]上述方法雖然提高了粘±的分散性，卻忽視了粘±與聚合物之間的相互作用。粘 ±表面天然存在的官能團(tuán)較少，導(dǎo)致粘±與聚合物基體的界面性能較差，材料所受的外力 無法傳遞到剛性的填料，從而使填料的增強(qiáng)作用大幅削弱。在極端情況下填料甚至?xí)D(zhuǎn)變 成外加的雜質(zhì)，誘導(dǎo)材料過早的失效、斷裂。同時(shí)，季錠鹽的熱穩(wěn)定較低，嚴(yán)重限制了其在某 些高烙點(diǎn)聚合物中的應(yīng)用。而通過偶聯(lián)劑與粘±片層斷面徑基直接反應(yīng)等方法引入活性基 團(tuán)則受到粘±表面可供反應(yīng)的徑基數(shù)量的限制，難W大幅改進(jìn)粘±的界面特性。同時(shí)，由于 粘±與聚合物的極性差異，在制備復(fù)合材料的過程中往往需要添加相容劑，如馬來酸酢接 枝聚合物等，增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服【背景技術(shù)】中的不足，本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)型聚締控/粘±納米復(fù)合材 料，W及運(yùn)種增強(qiáng)型聚締控/粘±納米復(fù)合材料制備方法。不僅能提高粘±在聚合物中的 相容性與分散性，更能夠W非常簡便高效的方式在粘±表面引入官能團(tuán)，從而在聚合物與 粘±填料之間構(gòu)建較強(qiáng)的相互作用，在不使用任何添加劑的情況下大幅提升所得復(fù)合材料 的性能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種增強(qiáng)型聚締控/粘±納 米復(fù)合材料，由聚締控與改性粘±烙融共混聚合而成；所述改性粘±由含有雙鍵的偶聯(lián)劑 反應(yīng)預(yù)處理而成；所述粘±成分包括Si〇2和Al2〇3,所述粘±為粒度小于200目、結(jié)構(gòu)為層狀 或纖維狀的娃侶酸鹽礦物粉末。
[0008] 本發(fā)明所述粘±為高嶺±、云母、蒙脫±、坡縷石、海泡石、賠石中的一種或幾種。
[0009] 本發(fā)明所述粘±優(yōu)選高嶺±、云母、蒙脫±、坡縷石中的一種或幾種。
[0010] 本發(fā)明所述蒙脫±為鋼基蒙脫±或巧基蒙脫±中的一種或幾種混合物。
[0011] 本發(fā)明所述聚締控及其衍生物為主鏈為碳鏈的聚合物。
[0012] 本發(fā)明所述聚締控及其衍生物為陽，PP，PS，PMMA，PVDF，PVC。
[0013] 一種增強(qiáng)型聚締控/粘±納米復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0014] 1)將未經(jīng)處理的粘±分散于溶劑中，制備濃度為0.l-25wt%穩(wěn)定的懸浮液。 陽01引。在室溫至80°C、抑值3~11的條件下，加入含有碳碳雙鍵的偶聯(lián)劑，使其與粘 上反應(yīng)，所述偶聯(lián)劑與粘上的質(zhì)量比例為偶聯(lián)劑：粘±=10:1~1:100。
[0016] 如將步驟。中所得改性粘±與聚締控及其衍生物、自由基引發(fā)劑按混合，通過烙 融共混的方法制備聚合物/粘±納米復(fù)合材料。
[0017] 本發(fā)明所述的增強(qiáng)型聚締控/粘±納米復(fù)合材料的制備方法，中所用到的溶劑包 括水，醇類，苯及其同系物，丙酬，四氨巧喃或N，N-二甲基甲酯胺中的一種或幾種。
[0018] 本發(fā)明所述偶聯(lián)劑為含有碳碳雙鍵的鐵酸醋偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或侶酸偶聯(lián)劑。
[0019] 本發(fā)明所述自由基引發(fā)劑為熱引發(fā)自由基引發(fā)劑，包括BP0,AIBN，DCP;所述聚合 物/粘±納米復(fù)合材料中粘±含量為0.l-20wt%，引發(fā)劑含量為0. 001-5wt%。
[0020] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：在本發(fā)明中，無需與季錠鹽 反應(yīng)，粘±首先分散于溶劑中，再與含有雙鍵的偶聯(lián)劑反應(yīng)，得到改性粘±。通過反應(yīng)共混 的方法在烙融共混過程中使偶聯(lián)劑中的雙鍵打開，與聚締控及其衍生物反應(yīng)，在粘±與聚 締控及其衍生物之間構(gòu)建化學(xué)鍵的強(qiáng)相互作用。利用螺桿的剪切力使粘±在聚合物中分散 均勻，從而大幅提高材料力學(xué)性能等各方面性能。
【附圖說明】 陽02U圖1是本發(fā)明樣品E的的陽沈Μ照片。 陽02引圖2是本發(fā)明樣品J的的陽沈Μ照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 通過下面的實(shí)施例可W詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范 圍內(nèi)的一切技術(shù)改進(jìn)。
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于W下實(shí)施例。 陽〇2引使用Instron5567力學(xué)性能測試儀，50KN傳感器，拉伸速度50mm/min，測試溫度 為25°C，試樣形狀符合ASTMD638V標(biāo)準(zhǔn)。 陽0%] 粘±的改性： 陽〇27] 實(shí)施例1
[0028] 1克蒙脫±(MMT)分散于50克水中，加入偶聯(lián)劑VinyltrichlorosilaneO. 5克，調(diào) 節(jié)抑至4, 50°C反應(yīng)4小時(shí)。產(chǎn)物離屯、洗涂3次，80°C真空烘干至恒重，得到產(chǎn)物A。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 3克云母分散于100克水醇混合溶液中（水/乙醇=9/1，w/w)，加入偶聯(lián)劑 Vinyltris(β-metho巧etho巧）silaneO. 03克，調(diào)節(jié)抑至4.8,室溫反應(yīng)1小時(shí)。產(chǎn)物離屯、 洗涂3次，80°C真空烘干至恒重，得到產(chǎn)物B。