[發明專利]一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法及其在改性高分子納米復合材料中的應用

有效

• 申請號: 201811454700.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109503945B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 陳浪;皮正亮;葛嘉寶
• 申請（專利權）人: 廣東威林工程塑料股份有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/02;C08K3/34;C08K9/06
• 代理公司: 深圳市輝泓專利代理有限公司 44510
• 代理人: 袁輝;吳杰輝

本發明公開了一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法及其在改性高分子納米復合材料中的應用，涉及高分子材料技術領域，利用碳酸氫鹽的結晶及其受熱分解產生大量氣體將蒙脫土的層間距撐大，再將其與高分子材料改性時，能使熔融的高分子材料更容易進入蒙脫土片層之中進行插層，得到大層間距及性能優良的蒙脫土改性高分子納米復合材料，本發明可應用于蒙脫土改性高分子納米復合材料的制備。

【技術領域】

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法及其在改性高分子納米復合材料中的應用。

【背景技術】

蒙脫土是一種由納米厚度的硅酸鹽片層構成的粘土，因其來源廣泛、價格低廉，且具有獨特的層狀結構和良好的力學性能，已成為制備新型高性能聚合物、納米復合材料的重要無機原料。然而天然蒙脫土在實際應用中性能往往不夠理想，因其親水性較強、有機相容性不佳，需要對其進行一定的改性處理，目的就在于降低表面能，使蒙脫土層間由親水性變為親油性，同時使其層間距增大，有利于高分子鏈或單體進入層間，從而制備出剝離形式的納米復合材料。

在蒙脫土的改性過程中，最常用的方法有溶液插層法、原位聚合法和熔融插層法3種。溶液插層法存在工藝復雜、成本高等缺點，且一般反應時間較長；原位聚合法技術復雜，實施靈活性差；而熔融插層中高溫會引起季銨鹽的降解，造成有機化改性達不到預期效果。因此，需要對現有工藝加以改進。

【發明內容】

本發明為了解決現有技術存在的問題而提出了一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法，利用碳酸氫鹽結晶及其受熱分解產生大量氣體將蒙脫土的層間距撐大，得到大層間距及性能優良的蒙脫土改性高分子納米復合材料。

本發明還提供了一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法在改性高分子納米復合材料中的應用，其工藝簡便，可用于納米復合材料大量生產。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種碳酸氫鹽擴大蒙脫土層間距的方法，包括以下步驟：

(1)向去離子水中加入碳酸氫鹽，攪拌使其充分溶解，得到均勻的碳酸氫鹽溶液；

(2)取一定量的步驟(1)的碳酸氫鹽溶液，加入一定量的未改性蒙脫土，用攪拌器充分攪拌溶脹，得到均勻分散液；

(3)將步驟(2)的均勻分散液置于0℃～15℃冷水浴中，以600～1400r/min 的攪拌速度進行攪拌并將一定量的無水乙醇慢慢加入其中，使碳酸氫鹽充分結晶析出得混合液，將混合液轉入布氏漏斗中進行真空抽濾，得到蒙脫土和碳酸氫鹽的固體混合物；

(4)將步驟(3)的固體混合物繼續用無水乙醇洗滌3～6次后，置于80℃的真空干燥箱中進行干燥10～15小時，研磨得蒙脫土粉末；

(5)將硅烷偶聯劑、無水乙醇以重量百分比1:1的比例進行混合得混合溶劑，取取一定量的混合溶劑加入到步驟(4)干燥研磨后的蒙脫土粉末中，并將其置于80℃的高速混合機中進行混合，混合后置于100℃的干燥箱中干燥處理 12h，得到改性蒙脫土；

(6)按一定量的質量配比將熱塑性高分子樹脂、增韌劑、相容劑、潤滑劑、抗氧劑和步驟(5)中得到的改性蒙脫土加入高速混合機中，溫度控制在50～70℃，混合3～5分鐘后，加入雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，粒料冷卻至室溫，篩選包裝后，得蒙脫土改性高分子納米復合材料。

優先的，步驟(1)中所述碳酸氫鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中的一種或兩種的混合，且所述碳酸氫鹽溶液的質量百分比濃度≥10％，加入碳酸氫鹽水溶液的目的是將未改性蒙脫土進行溶脹。

優先的，步驟(2)中所述碳酸氫鹽溶液與所述未改性蒙脫土質量比為 (3～10)：1。