[發(fā)明專利]一種雙氫氧化物在共聚單體混合液中層離為單片層的方法

在審

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• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106916245A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寶光;李海濱;許永姿;張誠然;謝偲偲;戴歡
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F220/18;C08F2/44;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/22;C08L25/14
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二維納米材料制備技術(shù)以及層狀無機(jī)物/聚合物納米復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于層狀無機(jī)物在溶劑中層離制備二維納米材料的方法以及層狀雙氫氧化物在聚合物材料中納米級分散形成納米復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

二維納米材料具有強(qiáng)的表面效應(yīng)，是理想的復(fù)合增強(qiáng)材料，與聚合物復(fù)合可以得到多種類的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。雖然制備二維納米材料已有多種途徑，但是通過層狀無機(jī)物在溶劑中層離獲得二維納米材料的方法備受關(guān)注，原因在于其產(chǎn)物具有數(shù)量大、結(jié)構(gòu)完整、無缺陷和少雜質(zhì)的優(yōu)點。以這種途徑獲得的二維納米材料作為構(gòu)筑基元，為進(jìn)一步制備的納米功能材料在能源、催化、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用的要求提供了基礎(chǔ)保障。

層狀雙氫氧化物(Layered double hydroxides,LDHs)，與其它層狀無機(jī)物不同，它的特性在于它是唯一的一族片層帶有正電荷的層狀無機(jī)物。LDHs可以通過組成金屬離子的鹽溶液共沉淀、離子交換以及尿素水解等方法制備，簡單方便且環(huán)境友好。LDHs具有生物相容性，并且片層中的金屬種類和比例、層間陰離子以及片層徑向大小皆可調(diào)。若選用鋅鋁或鎂鋁組成的LDHs與聚合物形成納米復(fù)合材料，除了會增強(qiáng)聚合物材料的力學(xué)性能、阻隔性能和熱穩(wěn)定性外，還會增加阻燃和抑煙性能。

然而，LDHs的片層電荷密度高，片層之間具有完整的氫鍵網(wǎng)，這使得LDHs相比其它層狀無機(jī)物更難在溶劑中層離。目前，獲得大量層離LDHs的方法中采用的有機(jī)溶劑主要有甲酰胺、甲苯和四氯化碳等。這些溶劑在具有高極性的同時，還具有高沸點和毒性，這導(dǎo)致了在進(jìn)一步與聚合物形成納米復(fù)合材料的體系中不易移除，從而在聚合物納米復(fù)合材料中引入雜質(zhì)而影響相關(guān)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種雙氫氧化物在共聚單體混合液中層離為單片層的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種雙氫氧化物在共聚單體混合液中層離為單片層的方法，包括如下步驟：

(1)制備層間有機(jī)改性的LDHs。選用二價金屬陽離子和三價陽離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝10.0下，70℃經(jīng)24小時持續(xù)攪拌后，離心洗滌烘干，合成有機(jī)改性的LDHs的粉末；

(2)配制可共聚單體的混合溶液。選擇丙烯酸酯類的可共聚單體，與苯乙烯在1：4～2：3之間合適的比例配制混合溶液；

(3)層離LDHs。將一定量的LDHs粉末研磨后，加入10ml可共聚單體的混合溶液，充分震蕩攪拌，可獲得LDHs穩(wěn)定層離在可共聚單體中的膠態(tài)懸浮液。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中雙金屬離子種類為鎂鋁、鋅鋁、鎳鋁和鈷鋁。

優(yōu)選的，所述形成的攪拌混合物中二價金屬與三價金屬離子的比例為2.5：1-3.5：1。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中表面活性劑與鋁離子比例范圍是1：1-3：1。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中合成方法為雙金屬離子恒定pH共沉淀法。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中丙烯酸酯類為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中丙烯酸酯與苯乙烯的體積比例范圍是1：4-2：3。

有益效果：本發(fā)明提供了一種雙氫氧化物在共聚單體混合液中層離為單片層的方法，本發(fā)明基于溶解理論，通過對可聚合單體的混合而調(diào)整溶劑極性組成，同時選擇合適的層間陰離子與混合單體溶液匹配，實現(xiàn)LDHs直接在共聚單體溶液中的層離。這樣的LDHs層離方法中不需要超聲處理，所得到的二維納米片層保持結(jié)構(gòu)完整；并且可使LDHs在溶劑中完全層離為單片層；進(jìn)一步通過乳液聚合等原位引發(fā)方法后可使LDHs與聚合物直接形成納米復(fù)合材料，而避免使用其它需移除的溶劑。

附圖說明

圖1為上清液中取樣的投射電子顯微鏡圖。

具體實施方式

一種雙氫氧化物在共聚單體混合液中層離為單片層的方法，包括如下步驟：

S101：制備層間有機(jī)改性的LDHs。選用二價金屬陽離子和三價陽離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝10.0下，70℃經(jīng)24小時持續(xù)攪拌后，離心洗滌烘干，合成有機(jī)改性的LDHs的粉末；

S102：配制可共聚單體的混合溶液。選擇丙烯酸酯類的可共聚單體，與苯乙烯在1：4～2：3之間合適的比例配制混合溶液；