[發(fā)明專利]官能化異丁烯聚合物－無機(jī)粘土納米復(fù)合材料和有機(jī)－含水乳液方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680027427.4
• 申請(qǐng)日: 2006-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN101287778A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁衛(wèi)青;龔才國;A·J·迪亞斯;J·R·艾爾斯;C·內(nèi)亞古;K·R·卡普;B·J·普爾;M·W·約翰斯頓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ?？松梨诨瘜W(xué)專利公司
• 主分類號(hào): C08J5/00
• 分類號(hào): C08J5/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊立芳

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可用于空氣阻隔層的低滲透性納米復(fù)合材料，制備它們的方法，和它們?cè)谥破分械挠猛尽?/p>

發(fā)明背景

納米復(fù)合材料是含有具有在納米范圍的至少一個(gè)尺寸的無機(jī)顆粒的聚合物體系。這些的一些例子已公開在US?6,060,549，6,103,817，6,034,164，5,973,053，5,936,023，5,883,173，5,807,629，5,665,183，5,576,373，和5,576,372中。用于納米復(fù)合材料中的常見類型的無機(jī)顆粒是層狀硅酸鹽，屬于一般類型的所謂“納米粘土”或“粘土”中的無機(jī)物質(zhì)。理想地，在納米復(fù)合材料中發(fā)生插層，其中聚合物插入在粘土表面之間的空間或廊道中。最終，希望是層狀剝離(exfoliation)，其中聚合物與各個(gè)納米尺寸的粘土小片狀體完全地分散。由于當(dāng)存在粘土?xí)r在各種聚合物共混物的空氣阻隔質(zhì)量上通常有提高，因此希望具有低透氣性的納米復(fù)合材料；尤其動(dòng)態(tài)硫化的彈性體納米復(fù)合材料，如用于輪胎制造中的那些。

納米復(fù)合材料的制備使用各種方法來產(chǎn)生層狀剝離的粘土。最常見方法中的一種依賴于有機(jī)改性蒙脫粘土的使用。有機(jī)粘土典型地通過溶液型離子交換反應(yīng)來生產(chǎn)，該反應(yīng)用工業(yè)中典型地已知為溶脹或?qū)訝顒冸x劑的有機(jī)分子如烷基或芳基銨化合物替代在鈉型蒙脫土的表面上存在的鈉離子。參見，例如，US?5,807,629，WO?02/100935，和WO?02/100936。其它背景參考文獻(xiàn)包括US?5,576,373，5,665,183，5,807,629，5,936,023，6,121,361，WO?94/22680，WO?01/85831，和WO?04/058874。這一方法的缺陷之一是胺的有限熱穩(wěn)定性。第二是與基質(zhì)之間的化學(xué)鍵接作用的缺乏，常常導(dǎo)致差的機(jī)械性能和增大的滯后。第三是所釋放的胺和降解產(chǎn)物對(duì)于傳輸性能的負(fù)面影響。

改進(jìn)有機(jī)粘土特性的一種方法是使用官能化聚合物處理該粘土。這一方法限于可溶于水中的材料或能夠被引入到聚合反應(yīng)中的材料。這一方法已經(jīng)用于制備尼龍納米復(fù)合材料，例如使用低聚和單體己內(nèi)酰胺作為改性劑。聚烯烴納米復(fù)合材料，如聚丙烯納米復(fù)合材料，已經(jīng)使用馬來酸酐接枝聚丙烯在納米復(fù)合材料的形成中取得了一些成功。

例如，已知使用層狀剝離粘土所填充的尼龍作為高抗沖塑性基質(zhì)，如在授權(quán)于Li等人的US?6,060,549中所公開。尤其，Li等人公開了熱塑性樹脂如尼龍以及C₄-C₇異烯烴和對(duì)-甲基苯乙烯和對(duì)-(鹵甲基苯乙烯)的共聚物的共混物，該共混物還包括含有用作高抗沖材料的層狀剝離粘土的尼龍。此外，日本未審查的申請(qǐng)P2000-160024(Yuichi等人)公開了能夠用作空氣阻隔層的熱塑性彈性體組合物。Yuichi等人的納米復(fù)合材料是與在Li等人的文獻(xiàn)中公開的共混物類似的共混物。

彈性體納米復(fù)合材料內(nèi)襯和內(nèi)管也已經(jīng)通過使用配位劑和橡膠來形成，其中該試劑是有帶正電荷的基團(tuán)的反應(yīng)活性橡膠并且層狀硅酸鹽均勻地分散在其中。參見，例如，Kresge等人US?5,665,183和5,576,373。改進(jìn)空氣阻隔層的這一方法具有有限的用處，因?yàn)閷?duì)于預(yù)先形成的帶正電荷的反應(yīng)活性橡膠組分的需要。

納米復(fù)合材料也已經(jīng)通過使用異丁烯和對(duì)-甲基苯乙烯的非離子、溴化共聚物，和這些共聚物與其它聚合物的共混物來形成。參見，例如，Elspass等人，US?5,807,629，和US?6,034,164。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由相對(duì)滲透率下降所確定的粘土層狀剝離的效率沒有達(dá)到在涉及到離子相互作用的路線中所實(shí)現(xiàn)的效率。

如上所述，這些納米復(fù)合材料通過彈性體和有機(jī)粘土在熔化狀態(tài)或在溶液中的混合來制備；并且，由于聚合物的疏水性質(zhì)，有機(jī)粘土典型地經(jīng)過改性從而在粘土和聚合物之間提供更好的相互作用。改性過程典型地涉及到在無機(jī)粘土中的Na+陽離子與有機(jī)改性劑如四烷基銨鹽的交換。該過程是高花費(fèi)的并且大部分改性粘土沒有在聚合物中或在有機(jī)溶劑中層狀剝離。

另一篇參考文獻(xiàn)包括WO?98/03562。

需要生產(chǎn)具有改進(jìn)的粘土層狀剝離的聚合物/粘土納米復(fù)合材料的方法。需要利用沒有改性的無機(jī)粘土生產(chǎn)聚合物/粘土納米復(fù)合材料的低成本方法。

發(fā)明概述

本發(fā)明經(jīng)由有機(jī)含水乳液制備粘土-聚合物納米復(fù)合材料，其中聚合物提供于有機(jī)相中，和粘土提供于水相中。該粘土能夠是沒有進(jìn)行有機(jī)改性的無機(jī)粘土。能夠獲得聚合物和無機(jī)粘土的納米復(fù)合材料，并且制備它們的方法是高效和經(jīng)濟(jì)的。