[發(fā)明專利]表面接枝改性的HNTs及其方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810608779.3
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN109320769A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 程志林;劉贊;秦敦忠
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K7/26;C08L23/12;C08L77/02;C08L27/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種表面接枝改性的HNTs及其方法和應用，其步驟為：將HNTs和0.1~0.5質量%的4?二甲基氨基吡啶置于干燥的二氯甲烷中，密封容器，將30~50質量%的氯乙酰氯緩緩加入容器中，反應一段時間后，加入1~3質量%的三乙胺，冰浴處理一段時間，反應結束后，洗滌干燥；將上述產物加入20~40質量%的胺類有機化合物，以二甲基甲酰胺為溶劑，在100~120℃下反應一段時間，洗滌干燥后即制得小分子有機胺改性HNTs。將改性的HNTs按照1?質量%填充聚合物PP、PA6和PTFE中任意一種，其拉伸強度提高25?40%，斷裂伸長率增加10?30%，摩擦系數(shù)下降5?20%，磨損率下降80?99%。

技術領域

本發(fā)明涉及聚合物填料改性技術，具體涉及一種填充聚合物用的HNTs表面接枝改性的方法。

背景技術

對于聚合物納米復合材料而言，其性能好壞與微粒子在基質中的分散性和應力的傳遞情況息息相關，但是由于納米和微米粒子的體積小，表面能大，在范德華力的作用下很容易聚集在一起而難以在基質中實現(xiàn)均勻分散，同時納米和微米粒子和基質的相容性不佳，這兩個方面綜合作用使得復合材料的性能受到影響。為了制備出高性能的復合材料，對填料粒子進行改性改善其分散性是唯一可行的辦法。

HNTs，俗稱埃洛石納米管，是一種價格低廉的天然硅酸鹽礦物，隸屬高嶺石類，分子式為Al₂Si₂O₅（OH）₄·nH₂M. Zhao, P. Liu.Halloysite nanotubes/polystyrene (HNTs/PS) nanocomposites?O，多壁納米管，長度范圍為0.2-2μm，外徑為40-70nm，內徑為10-40nm，長徑比為10-50nm，是一種一維的納米材料。。HNTs作為一維的納米材料，在一定程度上會發(fā)生團聚現(xiàn)象，同時HNTs管端、表面和內部有大量的羥基，是一種極性較強的礦物，在非極性的有機聚合物中分散性較差，界面結合力弱。因此，為了使HNTs具有更好的分散性能，需要對HNTs進行表面改性。Zhao等[ via in situ bulk polymerization.Journal ofThermal Analysis Calorimetry, 2008, 94: 103-107]將埃洛石用丙烯醇(AA)處理后，用微乳液聚合的方法制備得到以埃洛石為核聚苯乙烯為殼的納米復合微球(HNTs／PS)，其中丙烯醇充當了乳化劑和共聚單體的作用。研究表明，HNTs／PS納米復合微球則表現(xiàn)出良好的分散性，其直徑在100-500nm之間。Yang等[H.L. Lun, J. Ouyang, H.M. Yang.Enhancing dispersion of halloysite nanotubes via chemical modifcation.Physical Chemistry Mineral，2014, 41: 281–288]用SDS作為表面活性劑處理埃洛石納米管，研究表明埃洛石納米管處理前的粒徑為2.5-30μm，處理后的粒徑為0.6-1.2μm，非常接近埃洛石納米管的理想粒徑0.5-1μm，改性后的埃洛石納米管可以在水中靜置達到兩天而不沉降。

上述改性方法存在的不足主要體現(xiàn)在：改性工藝復雜，成本高，改性效果不顯著。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種填充聚合物用的HNTs表面接枝改性的方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是：一種填充聚合物用的HNTs表面接枝改性的方法，包括如下步驟：

步驟1，將HNTs和0.1~0.5 質量% 的4-二甲基氨基吡啶置于干燥的二氯甲烷中，密封容器，將30~50質量%的氯乙酰氯緩緩加入容器中，反應10~50分鐘后，加入1~3質量%的三乙胺，冰浴處理6~12小時，反應結束后，洗滌干燥；

步驟2，將上述產物加入20~40質量%的胺類有機化合物，以二甲基甲酰胺為溶劑，在100~120℃下反應5~8h，洗滌干燥后即制得小分子有機胺改性HNTs。