[發(fā)明專利]層狀無機(jī)物α-磷酸鋯的二次改性及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811429985.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN109535481B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張蕤;楊政;陳洪進(jìn);王庭瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08K9/04
• 分類號(hào): C08K9/04;C08K3/32;C08L67/04
• 代理公司: 南京申云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發(fā)明涉及一種層狀無機(jī)物α?磷酸鋯的二次改性及其制備方法和應(yīng)用，是首次將生物基聚酯單體用于改性層狀α?磷酸鋯，通過使用新型烷醇基季銨鹽對(duì)α?磷酸鋯進(jìn)行有效層離，再利用生物基聚酯單體進(jìn)行接枝包裹，獲得了一種新型二次改性層狀α?磷酸鋯添加劑。將本發(fā)明所述的二次改性α?磷酸鋯作為添加劑用于制備生物基聚酯聚乳酸等復(fù)合材料時(shí)，由于烷醇基季銨鹽的有效層離和生物基單體的二次修飾有利于提高層狀α?磷酸鋯在基體中的均勻分散及其與生物聚酯的相容性，能有效提高生物聚酯的強(qiáng)度，并顯著降低加工黏度、改善加工性能。本發(fā)明中所涉及的改性層狀α?磷酸鋯易于制備、改性效果好、適用范圍廣；本發(fā)明所述的改性方法所涉及的原料來源廣泛、價(jià)格低廉、安全無毒、工藝簡(jiǎn)單，適合規(guī)模化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種經(jīng)過二次改性的層狀α-磷酸鋯添加劑的制備方法，以及該二次改性層狀α-磷酸鋯作為添加劑在聚乳酸(PLA)等生物聚酯材料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

合成塑料的大量使用，造成了塑料垃圾不斷在自然界中積累。由于石油基塑料在自然界中不能被降解，造成了嚴(yán)重的“白色污染”。生物可降解材料來于自然，又回歸自然，且因其良好的生物相容性和生物降解性，使其在替代化學(xué)合成塑料、緩解環(huán)境危機(jī)以及為提供新型的功能性生物醫(yī)用材料等方面具有重要意義。目前，生物聚酯材料除了合成成本高外，還存在性能上的缺陷，如大部分的生物聚酯強(qiáng)度不、熱穩(wěn)定性差、熔融狀態(tài)下容易分解、加工溫度范圍窄、耐溶劑性差等，這些缺陷使其應(yīng)用受到很大的限制。因此，必須對(duì)其進(jìn)行必要的改性，在保留優(yōu)異性能的同時(shí)改善其性能上的不足，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。

近年來，納米復(fù)合技術(shù)在聚合物材料復(fù)合改性領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，該技術(shù)主要利用無機(jī)納米粒子及層狀無機(jī)物等構(gòu)建聚合物納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，使得復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能、阻燃性能、阻隔性能、光電性能等。本方法使用的層狀α-磷酸鋯具有熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，且具有晶片形貌規(guī)整可控等優(yōu)點(diǎn)，是制備聚合物基復(fù)合材料的理想層狀無機(jī)材料。層狀無機(jī)物與聚合物的復(fù)合效果主要受其分散狀態(tài)和界面相容性的影響。因此，利用烷醇銨鹽對(duì)α-磷酸鋯進(jìn)行有效層離，再用生物基聚酯單體進(jìn)行表面接枝改性，獲得一種片層充分剝離、表面有機(jī)化的二次改性層狀α-磷酸鋯，并將其作為增強(qiáng)材料應(yīng)用于聚乳酸等生物聚酯復(fù)合材料體系，能有效改善聚酯的綜合力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種新型二次改性層狀α-磷酸鋯添加劑的制備方法。

本發(fā)明的另一目的是提供上述二次改性層狀α-磷酸鋯添加劑在聚乳酸(PLA)等生物聚酯中的應(yīng)用，獲得生物聚酯/改性層狀α-磷酸鋯復(fù)合材料。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

1、一種二次改性層狀α-磷酸鋯添加劑的制備方法，其特征在于：所述新型改性層狀α-磷酸鋯添加劑的制備方法包括改性劑的分子設(shè)計(jì)與合成及兩次改性過程：選用溴代烷基醇與有機(jī)胺反應(yīng)合成烷醇基三烷基溴化銨改性劑；以烷醇基三烷基溴化銨作為一次改性劑，采用溶液插層法制備烷醇基三烷基溴化銨有效層離的α-磷酸鋯；再用生物基聚酯單體環(huán)內(nèi)酯對(duì)一次改性的層離型α-磷酸鋯進(jìn)行表面接枝和原位聚合，獲得二次改性的層狀α-磷酸鋯。具體包括以下操作步驟：

(1)用有機(jī)胺和1-溴正烷基醇為原料合成改性劑烷醇基三烷基溴化銨。

(2)配制0-2mol·L^-1的甲胺水溶液；所述甲胺水溶液中加入質(zhì)量占所述甲胺水溶液的1％～12％的層狀α-磷酸鋯，再加入質(zhì)量占所述層狀α-磷酸鋯的100％～200％的一次插層劑，超聲分散，形成混合液；將混合液離心分離、冷凍干燥，即得到一次改性α-磷酸鋯。