[發明專利]一種插層型納米復合發泡劑的制備方法

無效

• 申請號: 200910084826.X
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN101899166A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 郭燦雄;王麗;孫培琴
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J9/10
• 分類號: C08J9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及插層復合物制備方法領域。主要是一種溶液插層法制備插層型納米復合發泡劑和所制備的插層納米復合發泡劑作為塑料發泡劑的用途。

背景技術：

發泡劑的工業用途之一是用于PVC，橡膠，聚烯烴，例如聚乙烯或聚丙烯，或其他聚合物的發泡。偶氮二甲酰胺(AC)和4，4氧代雙苯磺酰肼(OBSH)是兩種應用最廣泛的的發泡劑。目前由于微泡塑料的顯著優越性，發泡塑料的研究難點集中在如何有效控制發泡劑量、增加成核點以及如何簡單經濟制備孔徑小，密度大，泡孔均勻的微泡塑料的方向上。現在的發泡劑多數是直接與塑料原料混合，或是發泡劑、發泡助劑同其混合進行發泡，而由于發泡劑自身容易團聚，在塑料原料中不易均勻分散，生產過程中容易形成局部過熱，導致發泡孔徑不均勻，且成核點低，不易控制發泡孔徑大小，大大降低了發泡效率和質量。在公開專利(200710098714.0)和(200710064945.X)中提到的復合發泡劑，一種是插層分子在反應過程中分解了，另一種是通過蒙脫土吸附作用復合成的發泡劑，有機發泡劑在蒙脫土的層外，主要表現在核磁譜圖上，插層前后有機發泡劑的共振吸收峰沒有變化。這些都沒有達到最初的目的就是將最常用的發泡劑AC或OBSH等插層進入蒙脫土等層狀材料的納米層板間，最終制成有機-無機納米復合材料。主要是由于以下幾個原因，首先AC等有機發泡劑在不同的酸堿條件下很容易分解；第二，反應體系中的水含量對插層過程有著非常大的影響；第三，插層過程對AC等有機發泡劑的分解機理的影響比較復雜，目前學術上仍沒有清楚的解釋。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種操作簡單、生產成本低廉，生產效率高的新型納米插層復合物的制備方法。本發明方法通過摸索并控制插層過程中的酸堿性，復合分散劑中的含水量，反應溫度和時間以及洗滌條件等具體實驗參數，最終在一定得實驗條件下成功將化學發泡劑通過溶液插層法插層進入納米級的蒙脫土層間，克服了最近公開的專利(200710098714.0)中的AC在插層后分解為聯二脲的情況和公開專利(200710064945.X)中有機發泡劑吸附在蒙脫土層外的情況。本發明中的AC或OBSH分別成功插層進入了納米級蒙脫土層間，制備得到了目標納米插層復合物。

本發明為一種制備插層型納米復合發泡劑的方法，其特征在于將無機層狀材料分散于一定量的水中。有機原料溶解于一定量的溶劑中，與層狀無機材料懸濁液混合。在一定溫度下攪拌，用合適的溶劑多次洗滌以除掉層外吸附的有機發泡劑，離心，干燥，得到插層型納米復合發泡劑。

本發明方法與現有方法的優勢在于得到了制備插層型納米復合發泡劑的實驗條件，而且所制備的插層型納米復合發泡劑改善了純有機發泡劑自身的團聚情況，也優于簡單混合的無機-有機復合發泡劑。

上述制備方法只有一個插層反應過程，沒有分解過程。

上述制備方法中優選使用的有機發泡劑是偶氮二甲酰胺(AC)和4，4’-氧化雙苯磺肼(OBSH)。

上述制備方法中所述的無機層狀材料蒙脫土必須是鈉基蒙脫土或預先鈉化的蒙脫土。它的平均初級粒子大小為0.01-1000μm，優選0.01-100μm。

上述制備方法中用到的有機溶劑依據不同的有機發泡劑種類而不同。

上述制備方法中當兩種原料混合到一起，H₂O和DMSO就組成了復合分散劑，這其中水的含量非常重要，直接影響到AC能否成功插入蒙脫土層間且是否會分解為聯二脲。

上述制備方法中的OBSH插層蒙脫土，由于OBSH分子較大，需要用預插層的方法。用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)預撐蒙脫土，使OBSH容易插入。

本發明所述的偶聯劑，要針對所使用的載體和發泡劑進行選擇。

本發明所述制備的插層型納米復合物用途之一是可作為無機-有機納米復合發泡劑用于微泡塑料加工，其性能也優于常規的有機發泡劑，而且用它制成的發泡材料的機械性能也大大提高。由于有機發泡劑成功插入了層狀無機材料的納米層間，從而使發泡劑粒徑銳減，明顯改善了團聚現象，有效控制了發泡劑的量，避免了發泡過程中的局部過熱。此外無機粘土的層板為層間的有機發泡劑提供了大量的成核點，有機發泡劑使這些成核點更好地分散在塑料基體中，發出的泡更均勻，效率更高，發泡孔徑達到了微泡級水平。

附圖說明：

圖1是本發明實施例一所得產物偶氮二甲酰胺/蒙脫土復合發泡劑的XRD譜圖與蒙脫土(MMT)的XRD譜圖比較，插層后的蒙脫土的層間距(1.90nm)比原土(1.25nm)明顯增大，說明偶氮二甲酰胺已插層進入層間。