[發明專利]一種脂肪族聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 200810094075.5
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101343405A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 常利紅
• 申請（專利權）人: 常利紅
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08K9/04;C08K3/34;C08G63/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種脂肪族二元酸二元醇聚酯復合材料的制備方法，特別涉及一種脂肪族二元酸二元醇聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料的制備方法。

背景技術

聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料是以聚合物為基體，納米層狀硅酸鹽以納米尺度(小于100nm)分散于基體中的新型高分子復合材料。在納米層狀硅酸鹽含量遠少于常規填充復合材料的情況下就可以具有較好的力學性能、阻隔性能等，熱穩定性能也顯著提高，并具有自熄性和各向異性，是一種性能優異具有廣大發展前途的納米復合材料，已經成為復合材料研究領域的一個重要分支。

聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料中所用的層狀硅酸鹽可用經有機物改性的膨潤土、高嶺土、滑石、云母等層狀礦物，實際應用較多的是2∶1型層狀硅酸鹽礦物，如鈉蒙脫土、鋰蒙脫土、氟鋰土、海泡石等。

目前制備聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料的方法主要是插層復合法，即將單體和聚合物插進硅酸鹽層狀片層之間，進而破壞硅酸鹽的片層結構，剝離成一維納米尺寸的基本單元，并使其均勻地分散在聚合物基體中，實現高分子與層狀硅酸鹽片層在納米尺寸上的復合。

按照復合的過程，插層復合法可分為溶液插層法、熔體插層法和聚合插層法。溶液插層法是將聚合物和層狀硅酸鹽同時溶解于溶劑中，通過攪拌而插層。這種方法需要大量的溶劑，復雜費時，污染嚴重。熔融插層法是將聚合物及層狀硅酸鹽材料共同在擠出機等能同時提供剪切力及將聚合物加熱到熔點以上的設備中，在剪切力的作用下，使聚合物分子鏈插入到層狀硅酸鹽溶液插層法和熔融插層法的不足在于，由于聚合物分子量很大，難以全方位地進入層狀硅酸鹽層間，插層后層狀硅酸鹽的層間膨脹程度不夠，完全剝離的比例較小，難以達到理想的納米復合材料。相比之下，聚合插層是一種較為理想的方法。該法通常是先將聚合物單體和有機改性層狀硅酸鹽進行混合攪拌后，再在適當的條件下用反應釜進行聚合。由于單體首先進入層間，再引發聚合，通過單體的聚合膨脹實現層狀硅酸鹽較大的層間膨脹，使部分硅酸鹽片層完全的剝離。

可完全生物降解聚合物材料，在近二十年來一直被認為是解決傳統塑料制品造成的日趨嚴重的“白色污染”問題的主要途徑之一。脂肪族聚酯是目前研究最多的可完全生物降解聚合物材料。縮合聚合法合成的脂肪族二元酸二元醇酯，價格較低，可進行分子設計，可降低生產成本，可望在某些領域替代傳統塑料，緩解由傳統塑料引起的環境污染問題。

脂肪族二元酸二元醇聚酯的熱變形溫度一般較低，其中應用較廣泛的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的熱變形溫度也不超過100℃。這極大的限制了脂肪族二元酸二元醇聚酯的應用范圍，妨礙了這類降解塑料的推廣使用。用納米層狀硅酸鹽復合脂肪族二元酸二元醇聚酯可以使脂肪族二元酸二元醇聚酯具有更好的力學性能、阻隔性能、尺寸穩定性、阻燃性等，熱穩定性能也顯著提高，擴大其應用范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種脂肪族二元酸二元醇聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料制備方法，改進納米層狀硅酸鹽的分散均勻性，并且該脂肪族聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料具有較高的熱穩定性。

本發明脂肪族二元酸二元醇聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料的制備方法，以重量份計，按以下步驟進行：

(1)將0.5-20份層狀硅酸鹽、0.01-10份縮聚催化劑加入50-1000份的脂肪族二元醇中，在50-150℃攪拌均勻成懸浮液狀，0.5-8小時后過濾、洗滌，得到中間產物A；

(2)將上述中間產物A在10-600份水中分散均勻，0.1-20份有機插層劑在10-200份水中溶解后加入其中，在30-100℃下攪拌0.5-8小時后過濾、洗滌、干燥，經粉碎得到中間產物B；

(3)將脂肪族二元酸和脂肪族二元醇置于聚合反應裝置中，其中，脂肪族二元酸與脂肪族二元醇的摩爾比為1∶1.01-2；在溫度為130-180℃下進行常壓酯化反應，得到脂肪族二元酸二元醇的酯化物；

(4)將100份脂肪族二元酸二元醇的酯化物和0.5-20份中間產物B加入聚合反應器，升溫至180-200℃攪拌0.5-3小時，加入0.05-2份添加劑，升溫至220-260℃，抽真空至100Pa以下縮聚1-5小時，得到脂肪族二元酸二元醇聚酯/層狀硅酸鹽納米復合材料。所得蒙脫土分散相以10-100nm尺度分散在脂肪族二元酸二元醇聚酯基體中。