[發明專利]制備疏水改性的粘土的方法

有效

• 申請號: 201780047124.7
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN109563313B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: H·米西亞克;D·內茨克;C·許布納;H-G·金策爾曼;趙立剛;J·布羅伊;A·埃登哈特;S·阿姆施勒
• 申請（專利權）人: 漢高股份有限及兩合公司
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C09J175/04;C08K3/34;C08L75/00;C08L101/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 祁麗;于輝

本發明涉及疏水改性粘土的制備方法，其中所述粘土改性劑對應于基于季銨的化合物。本發明還涉及可通過這種方法得到的疏水改性的粘土和包含這種粘土的懸浮液，以及這種疏水改性的粘土和包含這種疏水改性的粘土的懸浮液的用途。此外，本發明還涉及包含疏水改性的粘土的聚合物組合物和/或包含疏水改性的粘土的懸浮液。

本發明涉及疏水改性的粘土的制備方法。本發明還涉及可通過這種方法得到的疏水改性的粘土和包含這種粘土的懸浮液，以及這種疏水改性的粘土和包含這種疏水改性的粘土的懸浮液的用途。此外，本發明還涉及包含疏水改性的粘土的聚合物組合物和/或包含疏水改性的粘土的懸浮液。

在聚合物組合物例如密封劑、涂料和粘合劑中，使用填料以改變相應配制物的物理性能。填料的典型種類是礦物化合物，如硅酸鹽。通常，填料顆粒的縱橫比(顆粒尺寸在不同維度的比例，特別是最長直徑與最短直徑的比率)是改善填料賦予聚合物組合物的性質的關鍵因素，所述性質可包括阻隔氣體和/或流體的功能、阻燃性，以及聚合物組合物的整體機械性質和熱性質。關于礦物試驗和阻隔之間的相關性，氣體阻隔效應的效率隨著顆粒的平坦度(＝它們的縱橫比)急劇增加，這意味著-在相同的礦物試驗中-增加縱橫比導致更好的氣體阻隔。關于氣體阻隔性能以及粘土顆粒在聚合物基質內的總體分散性，數千的巨大縱橫比是有利的。層狀粘土顆粒的縱橫比可以通過滲透膨脹來最大化。滲透膨脹發生在含水懸浮液中，并且可以通過例如引入鋰陽離子來促進/增強，因為改善了粘土顆粒表面的整體水合作用。粘土礦物的滲透膨脹導致具有相當巨大的縱橫比的片狀剝落(exfoliated)的粘土顆粒。至于在聚合物組合物中引入粘土礦物，期望保持顆粒的片狀剝落狀態。然而，在將片狀剝落的礦物粘土顆粒從第一基質例如含水懸浮液轉移到更疏水的基質如聚合物基質中時，完全片狀剝落的狀態塌陷并且先前片狀剝落的顆粒絮凝，再次形成附聚物。迄今為止，通過使用季銨化的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，將疏水改性的鋰蒙脫石的完全片狀剝落的顆粒成功轉移到乙腈中(D.A.Kunz等，ACS Nano，2013,7,4275-4280)。然而，特別是關于粘合劑中的可能應用，乙腈的標簽要求使其成為相對不太有利的溶劑，由于這個原因，仍然需要如下的改性的粘土礦物顆粒：其允許轉移到除乙腈之外的有機溶劑中，同時保持完全片狀剝落狀態。溶劑如乙腈也具有在燃燒時形成氮氧化物的缺點。處理基于乙腈的配制物如粘合劑的工廠通常裝備有溶劑燃燒或至少廢氣燃燒，含有溶劑殘余物。在次優燃燒的情況下，還存在氰化氫(HCN)形成的風險，氰化氫是高毒性物質。此外，與更常用溶劑例如丙酮或乙酸乙酯相比，乙腈更昂貴。

因此，本發明的目的是提供用于改性各種礦物表面的替代化合物，所述礦物特別是層狀粘土礦物，如頁狀硅酸鹽，特別是鋰蒙脫石型，所述化合物使得能夠制備改性礦物在不同于乙腈的有機溶劑中的懸浮液。

在這方面，本發明人驚奇地發現，用特定季銨基化合物(具有如本文所公開的一定比例的氮原子上非極性/極性取代基)對層狀粘土礦物(如頁狀硅酸鹽、特別是鋰蒙脫石型的那些)的表面改性使得礦物在不同于乙腈的各種有機溶劑中完全片狀剝落(completeexfoliation)。所得的片狀剝落改性礦物的懸浮液可用作添加劑用于粘合劑組合物、密封劑組合物和涂料組合物，其然后表現出改善的氣體阻隔性。

在第一方面，本發明因此涉及制備疏水改性粘土的方法，包括下述步驟：

a)提供具有至少一種第一陽離子的粘土；

b)提供至少一種粘土改性劑；

c)將所述粘土和至少一種粘土改性劑在含水懸浮液中混合足以使粘土被所述至少一種粘土改性劑變成疏水改性的時間段，其中所述至少一種粘土改性劑能夠基本上替代粘土表面上的第一陽離子；

其中所述至少一種粘土改性劑包含由式(I)表示的化合物

其中，在式(I)中，

X^-表示平衡陰離子；和