[發明專利]一種有機-無機雜化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410731092.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105647129B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 趙亮;王剛;方向晨
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C08L67/00
• 分類號: C08L67/00;C08K9/12;C08K7/24;C01B32/158;B82Y30/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種有機?無機雜化材料的制備方法，包括：（1）將天然無機層狀硅酸鹽材料與金屬硝酸鹽水溶液混合，攪拌均勻；（2）向步驟（1）所得的混合物中加入氫氧化鈉水溶液，攪拌均勻；（3）對步驟（2）所得的混合物進行過濾、干燥、焙燒處理；（4）將步驟（3）所得的改性材料放入化學氣相沉積爐，以惰性氣體吹掃爐管，隨后通入氫氣，升高溫度至450℃～550℃，再以乙烯和氫氣的混合氣體替換氫氣，繼續升高溫度至600℃～1200℃，恒溫1h～5h。本發明制備得到的碳納米管?無機層狀硅酸鹽雜化材料，適用于增強改性聚酯類高彈性體，合成方法簡單，使用周期長，有利于推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種有機-無機雜化材料及其制備方法，具體涉及一種利用天然無機層狀硅酸鹽材料合成碳納米管-無機層狀硅酸鹽雜化材料的制備方法。

背景技術

有機-無機雜化材料是改性聚酯類高彈性體的優良材料之一。天然無機層狀硅酸鹽材料具有優異的耐熱性及尺寸穩定性，越來越多地應用在聚酯類高彈性體的改性研究中。碳納米管同樣是聚酯類高彈性體的功能化和增強材料，可以顯著改善聚酯類高彈性體的強度和韌性。但是，目前制備的天然無機層狀硅酸鹽材料和碳納米管增強的材料多采用直接摻混增強，或者對兩類材料改性再摻混增強，最終增強效果不是很明顯。能否充分利用天然無機層狀硅酸鹽材料和碳納米管獨特的幾何特征和物理性能，二者間的結合方式至關重要。

CN1600683A公開了一種碳納米管材料的制備方法。以聚烯烴為碳源材料，與有機改性蒙脫土、負載金屬催化劑，在密煉機和雙螺桿擠出機中熔融混合，將上述混合材料通過煤氣火焰加熱燃燒的方法來制備碳納米管。此方法使碳納米管材料生長在蒙脫土間，一定程度上提高了二者幾何特征和物理性能的作用效果。但是，負載金屬催化劑的催化效果不高，即生長于蒙脫土間的碳納米管容易脫落，而沒有真正生長在無機層狀硅酸鹽材料的孔穴中。另外，采用上述制備方法，包括火焰加熱燃燒的技術路線，能耗較高。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明提供了一種有機-無機雜化材料的制備方法。該有機-無機雜化材料適用于增強改性聚酯類高彈性體，合成方法簡單，使用周期長，有利于推廣使用。

本發明有機-無機雜化材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將天然無機層狀硅酸鹽材料與金屬硝酸鹽水溶液混合，攪拌均勻；

（2）向步驟（1）所得的混合物中加入一定濃度的氫氧化鈉水溶液，攪拌均勻；

（3）對步驟（2）所得的混合物進行過濾、干燥、焙燒處理；

（4）將步驟（3）所得的改性材料放入化學氣相沉積爐，以惰性氣體吹掃爐管，隨后通入氫氣，升高溫度至450℃～550℃，再以乙烯和氫氣的混合氣體替換氫氣，繼續升高溫度至600℃～1200℃，優選為700℃～900℃，達到指定溫度后恒溫1h～5h，得到碳納米管-無機層狀硅酸鹽雜化材料。

步驟（1）中，所述的天然無機層狀硅酸鹽材料可選自硅藻土、高嶺土、蒙脫土和天然絲光沸石中的一種或幾種，優選天然絲光沸石。金屬硝酸鹽可選自硝酸銅、硝酸鋁、硝酸鐵和硝酸鉻中的一種或幾種，優選硝酸鐵。金屬硝酸鹽水溶液的質量濃度是0.05%～0.5%。天然無機層狀硅酸鹽與金屬硝酸鹽水溶液的固液體積比是1：（1～10）。

步驟（2）中，所述氫氧化鈉水溶液中，OH^-與金屬硝酸鹽水溶液金屬離子的摩爾比在（0.1～20）：1，優選為（1～5）：1。天然無機層狀硅酸鹽材料與氫氧化鈉水溶液的固液體積比是1：（0.1～1）。

步驟（3）中，所述的干燥溫度在80℃～150℃，干燥時間為12h～24h；焙燒溫度在300℃～500℃，焙燒時間為1h～10h。