[發明專利]包含丙烯接枝共聚物的復合材料

無效

• 申請號: 01801709.6
• 申請日: 2001-06-08
• 公開（公告）號: CN1383441A
• 公開（公告）日: 2002-12-04
• 發明（設計）人: S·G·尼約吉
• 申請（專利權）人: 巴賽爾技術有限公司
• 主分類號: C08K3/34
• 分類號: C08K3/34;C08K9/04;C08F255/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 周承澤

發明領域

本發明涉及包含丙烯聚合物材料的接枝共聚物和已用溶脹劑處理的綠土(smectite))型粘土的復合材料(composite?material)。

發明背景

層狀粘土礦物質如蒙脫石由厚度為納米級(1納米＝10)的硅酸鹽層組成。這樣的層狀材料在聚合物中的分散體常被稱作納米復合物。

已知這些硅酸鹽如綠土類粘土(如蒙脫石鈉和鈣)可以用有機溶脹劑如有機銨離子處理，溶脹劑分子嵌入相鄰平面硅酸鹽層之間，從而明顯增加層間間距，使粘土呈更大的疏水性，更適合與聚合物前體的相互作用。然后，一般通過高剪切混合使嵌入的硅酸鹽剝落，即硅酸鹽層分離。已發現，在母體聚合物聚合時，聚合之前或之后，各硅酸鹽層與母體聚合物摻混時，明顯提高聚合物的一種或多種性能如機械強度和/或高溫特性。

例如，美國專利4,810,734揭示一種制備復合材料的方法，該方法為，在分散介質如水、烷醇或二甲亞砜存在下層狀粘土礦物質與溶脹劑接觸，與熔融的可聚合單體或單體和分散介質的混合物混合，聚合混合物中的單體。還可以存在聚合反應的催化劑和促進劑。形成的聚合物有，例如聚酰胺、乙烯基聚合物或熱固性樹脂。

美國專利5,514,734揭示一種復合材料，該復合材料包括有均勻分散在其中的層狀或原纖維顆粒如頁硅酸鹽的聚合物基體，結合到有機硅烷、有機鈦酸酯或有機鋯酸酯并且一部分或多部分連接到聚合物基體的至少一種聚合物上的顆粒。聚合物基體可以是例如聚酯、聚烯烴或聚酰胺。

美國專利5,760,121揭示的復合材料包括一種主體材料和頁硅酸鹽材料的剝落片晶，主體材料如聚酰胺、聚乙烯胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴或聚丙烯酸酯。這些片晶來自與含水和/或有機溶劑的包含嵌入聚合物的組合物接觸，在沒有鎓離子(oniumion)或硅烷偶聯劑下形成的嵌入物。合適的嵌入聚合物包括聚烯烴和丙烯酸類聚合物。

美國專利5,910,523揭示一種組合物，包括(a)半結晶的聚烯烴，(b)有疊層的可分散片晶的粘土填料，(c)與該填料反應的氨基官能硅烷，和(d)在硅烷與填料反應之后和氨基官能硅烷反應的羧化或馬來酸化的半結晶聚烯烴。

然而，在聚合物基體中加入粘土礦物質并不總能明顯提高機械性能。部分原因是不能剝落硅酸鹽材料的所有或至少大部分層。還因為在層狀硅酸鹽材料和有機聚合物之間缺少親合力。目前還未能完全成功解決這些問題。因此，需要一種具有要求的機械性能和物理性能的新穎復合材料。

發明概述

本發明的復合材料包括：

(1)接枝共聚物，包含丙烯聚合物顆粒材料的主鏈，并在該主鏈上至少接枝聚合一種能通過自由基聚合的接枝單體，該顆粒材料重均直徑約為0.4-7mm，表面積至少為0.1m²/g，孔隙率至少約為0.07，顆粒的40％以上的孔隙直徑大于1微米，

(2)含有可交換陽離子的綠土粘土，這種綠土粘土已用至少一種有機溶脹劑處理過，均勻分散在丙烯聚合物顆粒材料中，復合材料的無機物總含量約為該組合材料總重量的0.5-10％。

本發明的復合材料可通過包括下列步驟的方法制備：在基本沒有氧化的環境中，在(1)含有可交換陽離子的綠土粘土(已用至少一種有機溶脹劑處理)和(2)每100份丙烯聚合物材料約0.1-6份的有機自由基聚合反應引發劑存在下，在約60-125℃反應溫度下，將至少一種能通過自由基聚合的液體單體接枝聚合到丙烯聚合物顆粒材料(重均直徑約為0.4-7mm，表面積至少為0.1m²/g，孔隙率至少約為0.07，顆粒的40％以上的孔隙直徑大于1微米)上，從而使形成的聚合單體的鏈嵌入粘土，使粘土顆粒均勻分散在丙烯聚合物顆粒材料中，以復合材料總重量為基準，復合材料的無機物含量約為0.5-10％(重量)。

按照本發明方法制備的聚合物復合材料具有優良的機械性能如熱變形溫度、拉伸強度和彎曲模量。

發明詳細描述

用作本發明復合材料中接枝共聚物主鏈的丙烯聚合物材料可以是：

(1)全同立構指數大于80，較好約為85-99的丙烯均聚物；

(2)丙烯和選自乙烯和C_4-10α-烯烴的烯烴的共聚物，條件是當烯烴為乙烯時，聚合乙烯的最大含量約為10％(重量)，較好約為4％(重量)，當烯烴是C_4-10α-烯烴時，其聚合最大含量約為20％(重量)，較好約為16％(重量)，共聚物的全同立構指數大于85；