[發(fā)明專利]一種有機硫代硫酸改性層狀雙金屬氫氧化物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210286681.3
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN103043617A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙麗麗;甄博鳴;董棟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京彤程創(chuàng)展科技有限公司
• 主分類號: C01B13/14
• 分類號: C01B13/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡膠工業(yè)用功能性復(fù)合助劑材料領(lǐng)域，特別涉及一種新型有機硫代硫酸改性層狀雙金屬氫氧化物。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)的不斷進步，傳統(tǒng)材料的應(yīng)用受到越來越多的限制，單一功能的材料已經(jīng)不能滿足人們的需要，而同時具有多種功能的材料越來越受到青睞。改善材料局限性的一種最重要最方便的方法就是向材料中添加功能性助劑材料，經(jīng)過其改性，能使原來材料的某些功能得到改善，或者增加某些特定的功能，從而能更加方便地使用。功能性復(fù)合助劑材料已經(jīng)成為材料領(lǐng)域的一個重要組成部分。層狀無機物在一定條件下層間插入有機分子，經(jīng)過插層組裝后可以形成層狀無機-有機復(fù)合材料，在原有功能的基礎(chǔ)上，增加了其他一系列新的特點，這類材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能、電性能、阻隔性能及光性能等，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。

層狀無機物主要有蒙脫石、水滑石、高嶺土等，目前對水滑石的有機插層及插層復(fù)合材料的制備，已取得許多研究成果。層狀雙金屬氫氧化物(Layered?Double?Hydroxides，簡寫為LDHs)，又稱類水滑石化合物，是一種典型的陰離子型層狀化合物，其特殊納米級層狀結(jié)構(gòu)及組成、性能的可設(shè)計性和可調(diào)控性使其成為具有良好應(yīng)用前景的無機功能材料。層狀及插層結(jié)構(gòu)功能性助劑材料是經(jīng)插層組裝后得到的無機-有機復(fù)合材料，它在原有功能的基礎(chǔ)上增加某些特定的功能，將其作為聚合物組合物的填料，具有有利的動態(tài)性能，如較低振幅的Payne效應(yīng)、較低的滾動阻力，可以使膠料的拉伸強度提高，模量增強，耐熱老化性較高。改性層狀雙金屬氫氧化物在橡膠配方中所表現(xiàn)出良好的動態(tài)性能在中國專利號CN1437633A、美國專利號US20070208121、日本專利號JP2005343929和JP2007262221中已有所研究。層狀雙金屬氫氧化物材料由于其自身具備的阻燃性、熱穩(wěn)定性，在塑料和橡膠等高分子材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。

橡膠行業(yè)中，硫黃交聯(lián)鍵的返原一直是備受關(guān)注的問題，當(dāng)膠料處于受熱情況下，無論是在硫化過程還是使用過程，都會發(fā)生多硫鍵熱降解反應(yīng)，致使膠料的硫化結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致膠料的物理性能和使用性能降低。美國孟山都公司在二十世紀(jì)八十年代開發(fā)了一種新型后硫化穩(wěn)定劑Duralink?HTS(二水合六亞甲基1，6-二硫代硫酸二鈉鹽)，其結(jié)構(gòu)式為

在其結(jié)構(gòu)中含有6個碳原子的脂肪鏈，硫化時參與交聯(lián)反應(yīng)，在連接橡膠大分子的多硫交聯(lián)鍵內(nèi)嵌入了柔性的六亞甲基基團，形成“復(fù)合”的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而可以提高交聯(lián)鍵的熱穩(wěn)定性，改善膠料的抗硫化返原性能。

本發(fā)明利用LDHs的特殊層狀結(jié)構(gòu)，將具有抗硫化返原性能的有機硫代硫酸插入到LDHs層間，制備出一種結(jié)構(gòu)特殊、性能優(yōu)異的橡膠工業(yè)領(lǐng)域用層狀功能性復(fù)合助劑材料。目前，制備有機陰離子插層LDHs常用的方法有共沉淀法、離子交換法和焙燒復(fù)原法。共沉淀法是在堿性條件下，將金屬離子的混合鹽溶液和含有層間所需陰離子的混合堿溶液發(fā)生共沉淀，從而得到LDHs。離子交換法需要經(jīng)過合成LDHs前驅(qū)體和離子交換兩步，焙燒復(fù)原法需要先制備LDHs的焙燒產(chǎn)物，然后將焙燒產(chǎn)物加入到含有待插層陰離子的溶液中得到目標(biāo)產(chǎn)物，這兩種方法制備工藝繁瑣，反應(yīng)時間較長，不易得到單一陰離子插層的LDHs。本發(fā)明采用共沉淀的方法，一步反應(yīng)即可將有機硫代硫酸插入到LDHs的層間，可以得到單一陰離子插層的LDHs復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的有機硫代硫酸改性層狀雙金屬氫氧化物是一種微觀結(jié)構(gòu)可控和宏觀性能優(yōu)異的高性能、多功能的功能性復(fù)合材料，既具備了LDHs的補強性、熱穩(wěn)定性，同時又具備了有機硫代硫酸的抗硫化返原性能，在橡膠工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種橡膠工業(yè)用功能性復(fù)合助劑材料——有機硫代硫酸改性層狀雙金屬氫氧化物，具有以下通式：

[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O