[發(fā)明專(zhuān)利]聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810044957.0
• 申請(qǐng)日: 2008-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101240107A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅強(qiáng);陳昭軍;羅平;張琴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L67/02
• 分類(lèi)號(hào): C08L67/02;C08K9/04;C08K3/34;C08G63/78
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚酯/無(wú)機(jī)填料納米復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET，簡(jiǎn)稱(chēng)聚酯)是一種熱塑性的半晶高分子材料，其不僅具有相對(duì)低廉的價(jià)格，而且其沖擊強(qiáng)度高、耐摩擦、硬度大、吸濕性小、尺寸穩(wěn)定性好，又無(wú)毒無(wú)臭、加工方便、制件外觀(guān)潔凈透明，加之還具有對(duì)絕大多數(shù)有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)酸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而在纖維、薄膜、包裝瓶、工程塑料等領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用價(jià)值。

為了改善聚酯結(jié)晶性能、抗靜電性、力學(xué)性能以及熱性能等，以進(jìn)一步拓寬聚酯的應(yīng)用范圍，人們開(kāi)始嘗試加入層狀硅酸鹽無(wú)機(jī)填料與聚酯進(jìn)行復(fù)合，特別是以蒙脫土為代表的一類(lèi)層狀納米粘土填料。在研究中發(fā)現(xiàn)，要達(dá)到大幅度改善聚酯性能的目的，粘土填料必須以納米尺度的分散在聚合物基體中，并且實(shí)現(xiàn)聚合物在粘土片層結(jié)構(gòu)中的插層，甚至是高度剝離(以厚度為1納米左右的粘土單片層的狀態(tài)在聚合物基體中均勻分散，即高度剝離狀態(tài))。

目前公開(kāi)的制備聚酯/蒙脫土納米復(fù)合材料的方法中的熔融共混法是在擠出機(jī)螺桿的作用下使熔融狀態(tài)的聚酯與蒙脫土復(fù)合，而原位聚合法是在聚合釜中使單體進(jìn)入蒙脫土片層中并且原位發(fā)生聚合，利用聚合釋放的能量破壞蒙脫土層間作用力來(lái)制備納米復(fù)合材料。熔融共混法雖然能利用擠出機(jī)螺桿提供強(qiáng)大的剪切力來(lái)剝離蒙脫土片層，但是鑒于PET的熔體粘度較低和基體填料相互作用較弱，因而很難實(shí)現(xiàn)蒙脫土在聚合物基體中較高程度的剝離，僅僅得到是插層型的復(fù)合材料，沒(méi)有完全破壞蒙脫土的層狀結(jié)構(gòu)，使所獲得的材料性能提高是十分有限的(項(xiàng)士新，張廣成，合成樹(shù)脂及塑料，21(1)80～83，2004)。原位聚合法雖能大大的增加聚酯與蒙脫土的親合性，有利于粘土片層的剝離，但是制備過(guò)程中微弱的攪拌剪切力無(wú)法完全剝離蒙脫土片層，得到的往往是剝離結(jié)構(gòu)與插層結(jié)構(gòu)共存的復(fù)合材料。

而這兩種方法所使用的蒙脫土都是進(jìn)行了有機(jī)化處理的(S.R.SUPRAKAS，O.MASAMI.PROGRESS?IN?POLYMER?SCIENCE，2003?Vol.28，1539-1641)，其目的是利用陽(yáng)離子交換作用使帶烷烴鏈的有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)入蒙脫土層間，一方面增加蒙脫土的層間距離，另一方面增加粘土片層與聚合物基體的親合作用。在蒙脫土的有機(jī)化處理中，現(xiàn)在使用的有機(jī)陽(yáng)離子主要是有機(jī)銨陽(yáng)離子(蔣濤，王玉花，姚麗，膠體與聚合物，21(3)21～22，2003)，例如十八烷基三甲基銨鹽、雙十八烷基三甲基銨鹽、十六烷基銨鹽等。美國(guó)南方粘土公司還開(kāi)發(fā)了一系列有機(jī)銨鹽處理的有機(jī)化蒙脫土，例如Cloisite?20B、Cloisite?30B、Cloisite?20A等。

但由于目前對(duì)蒙脫土進(jìn)行有機(jī)化處理的插層劑主要是以有機(jī)銨陽(yáng)離子為代表的小分子插層劑，故在對(duì)蒙脫土進(jìn)行改性時(shí)僅僅只增加蒙脫土的層間距離，即由原來(lái)的1nm大約增加至2～3nm，并沒(méi)有破壞蒙脫土規(guī)整的片層周期排列，所以通過(guò)這種有機(jī)蒙脫土制備得到的聚酯/蒙脫土復(fù)合材料中很難得到剝離型的納米復(fù)合材料，對(duì)于材料性能的提高十分有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)已有的技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種性能更為優(yōu)良的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的是提供制備上述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明提供的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料含有按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.5～2％的經(jīng)過(guò)殼聚糖鹽酸鹽處理的有機(jī)蒙脫土，其外觀(guān)色澤從微紅到深紅，該材料經(jīng)熱壓成膜測(cè)得的特性粘數(shù)為0.53～0.55，玻璃化溫度為83～85℃，拉伸強(qiáng)度為32.0～44.0MPa，拉伸模量為720～930MPa。

本發(fā)明提供的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/蒙脫土納米復(fù)合材料所測(cè)試的相應(yīng)性能，其采取的熱壓成膜的方法是：先將切成的粒料置于一矩形腔模具(200mm×100mm×0.3mm)中，然后在熱壓機(jī)設(shè)定的溫度265℃預(yù)熱5分鐘后，在0.5MPa的壓力下保壓2分鐘，再減至常壓放氣一分鐘。重復(fù)此步驟兩次后，在0.5MPa的壓力下保持三分鐘后立即放入水中冷卻，即得。