[發明專利]一種凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯雜化粒子及其制備方法

無效

• 申請號: 201210515887.9
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103012699A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 龔方紅;楊海存;劉惠;倪慶婷;葉青;徐建平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/14;C08F4/40;C08F2/22;C09C1/28;C09C3/12;C09C3/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯雜化粒子及其制備方法。

背景技術

凹凸棒粘土是以凹凸棒為主要成分的一種具有特殊纖維狀晶體形態結構的含水富鎂的鋁硅酸鹽礦。其是一種獨特的粘土礦物，凹凸棒土的理想分子式為(Mg，Al，Fe)₅Si₈O₂₀(HO)₂(OH₂)₄．4H₂O，基本結構分為三個層次。一是晶束的粗細長短。由于棒晶在晶束中的聚集最為緊密，因此，晶束越細小或細小晶束所占的比例越大，則凹土的顯微結構就越松散，反之亦然。二是晶束的聚集狀態。若晶束間多呈平行的緊密聚集，則顯微結構就致密。反之，若晶束在三維空間呈松散交錯的排列，則晶束間間隔大，顯微結構就松散。三是顯微結構中是否形成有架空的孔洞、裂縫等。若是，則顯微結構就松散。為了改善凹凸棒土在聚合物基體中的有效分散情況，通常對其進行適當的改性處理。常用的改性方法主要分為物理改性和化學改性。物理改性主要通過范德華力、氫鍵力等分子間作用力將有機改性劑吸附在納米粒子表面，在表面形成包覆層，從而降低表面張力，減少納米粒子間的團聚，達到均勻穩定分散的目的，所以此法又稱為吸附包裹改性。化學改性是表面改性劑等與無機粒子表面的已寫基團發生化學反應，改性劑等以化學鍵連接到粒子表面，以達到改性的目的。表面化學改性的主要途徑有表面活性劑活化法、表面接枝聚合法、以及等離子體與輻射引發聚合法。表面接枝聚合法主要利用凹凸棒土表面可反應基團，采用其硅烷偶聯劑對其改性引入可聚合雙鍵或可引發活性點，如：林煒等采用硅烷偶聯劑改性凹凸棒土后通過原位聚合法制備凹凸棒土-水性聚氨酯納米復合皮革涂飾劑(公開號：CN101565588，一種有機凹凸棒土-水性聚氨酯納米復合皮革涂飾劑及其制備方法)；王愛勤等采用部分中和的丙烯酸和凹凸棒土在引發劑存在下進行接枝共聚交聯制備了一種有機-無機復合保水劑(公開號：CN1438256，有機-無機復合保水劑及其制備方法)。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一種開發較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性，化學穩定性和耐候性，異染色，易加工，外觀優美，在建筑業中有種廣泛的應用。將PMMA分子鏈接枝到凹凸棒土單個棒晶表面，可獲得一種雜化材料的雛形粒子，并有效改善凹凸棒土棒晶在聚合物中的團聚現象，實現納米級分散。

采用凹凸棒土作為無機相制備復合才倆可充分發揮兩者性能的優勢，同時具有降低成本，有效利用凹凸棒土天然納米材料的經濟效益。孫洪秀，莊偉等人采用原位懸浮聚合法制備了丙烯酸酯共聚物/凹凸棒土復合材料，采用無皂乳液法制備了聚甲基丙酸甲酯/改性凹凸棒土復合微球，并研究了復合材料的性能(丙烯酸酯共聚物/有機硅改性凹凸棒土復合材料的制備及性能研究，塑料工業，2011年第9期；無皂乳液法制備聚甲基丙烯酸甲酯/改性凹凸棒土微球及其性能研究，精細石油化工，2011年第5期)。

上述方法主要是根據“graft?though”原理采用原位聚合方法制備/聚合物凹凸棒土復合材料，原位聚合法采用一次成型技術避免了聚合物在擠出過程中的熱降解，且無機相的分散優于機械共混法，但由于共聚體系的微觀不均勻性和大分子鏈的位阻效應，聚合物以化學鍵接枝凹凸棒土反應發生概率不大，故接枝率不高，無法形成有效的雜化網絡結構，凹凸棒土在聚合中的分散差，易聚集，利用率不高，不能更好結合凹凸棒土和聚合物性能的優勢，復合材料的性能不高。

發明內容

為了克服“graft?though”原理的不足之處，本發明提供于一種雜化粒子：聚甲基丙烯酸甲酯接枝到凹凸棒土的制備方法，該方法利用在凹凸棒土表面化學錨固活潑氨基，與過硫酸根離子構成氧化-還原引發體系，引發凹凸棒土表面接枝聚合，通過強化學鍵合的方式將聚甲基丙烯酸甲酯接枝到凹凸棒土上，可顯著提高凹凸棒土和聚合物的結合牢度，且接枝率高，可充分發揮兩者的性能。

本發明所述的凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯雜化粒子，其結構是在凹凸棒土上接枝有聚甲基丙烯酸甲酯。

本發明的另一目的在于提供聚甲基丙烯酸甲酯接枝凹凸棒土的制備方法。該制備方法采用無皂乳液體系，接枝聚合速度快，單體均聚反應等副反應少；以水為介質，反應熱易導出，反應平穩安全；操作簡單，易行。

為完成上述發明目的，按以下步驟進行：