[發(fā)明專利]聚合物納米復(fù)合材料母料、聚合物納米復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880010791.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN110418812A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 諾帕旺·蓬塔馬沙伊;蘇帕基特·特里塔瑪庫爾;塔納蓬·蘇卡沖瑪庫勒
• 申請（專利權(quán)）人: 泰國聚乙烯有限公司
• 主分類號: C08J3/22
• 分類號: C08J3/22;C08J5/00;C08K9/02;C08K9/04
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李杰

本發(fā)明涉及一種用于制備聚合物納米復(fù)合材料母料的方法，包括步驟：a)將納米填料分散在有機(jī)溶劑中；b)使有機(jī)溶劑中的納米填料與表面功能化劑接觸，以形成表面功能化的納米填料懸浮液；c)將表面功能化的納米填料懸浮液與聚合物溶液混合，以形成溶解的聚合物納米復(fù)合材料母料懸浮液；d)使溶解的聚合物納米復(fù)合材料母料懸浮液沉淀，以產(chǎn)生聚合物納米復(fù)合材料母料的沉淀物；e)可選地，過濾并且干燥聚合物納米復(fù)合材料母料的沉淀物，以形成聚合物納米復(fù)合材料母料，以及一種以這種方式可獲得的聚合物納米復(fù)合材料母料，還涉及一種用于制備聚合物納米復(fù)合材料的方法以及一種以這種方式可獲得的聚合物納米復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備聚合物納米復(fù)合材料母料的方法、一種聚合物納米復(fù)合材料母料以及一種聚合物納米復(fù)合材料。

背景技術(shù)

聚合物納米復(fù)合材料已在許多工業(yè)應(yīng)用中得到廣泛地發(fā)展，以增強(qiáng)材料的機(jī)械性能和特定的性能，例如阻燃性、熱穩(wěn)定性和阻隔性。為了實(shí)現(xiàn)納米復(fù)合材料的目標(biāo)性能，納米填料(nano filler material，納米填充材料)在聚合物基質(zhì)中的分散性是關(guān)鍵因素。理論上，由于團(tuán)聚顆粒導(dǎo)致體系的缺陷，因此納米填料必須被分離成單個顆粒或薄片以提供材料的高性能。填料與聚合物之間的相容性是改善填料在聚合物基質(zhì)中的分散性的重要參數(shù)。通常，主要有兩種方法來改善填料在聚合物基質(zhì)中的分散性，即(1)通過使用機(jī)械力來破壞團(tuán)聚顆粒的物理改性，例如超聲波和均化作用，和(2)通過使用填料表面上的官能團(tuán)和改性劑(例如有機(jī)硅烷試劑或酸衍生物試劑)之間的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)改性。然而，納米填料在聚合物基質(zhì)中的完全分散不能僅通過使用一種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。相反，必須設(shè)計合適的方法以有效地協(xié)同改性技術(shù)。

已經(jīng)有許多制備聚合物納米復(fù)合材料的嘗試。US 2006/0267255A1公開了一種通過使用雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)納米粘土母料的方法。US7514491B2涉及一種通過使無機(jī)粘土的含水漿料與聚合物溶液接觸以形成乳液或微乳液來制備聚合物/粘土納米復(fù)合材料的方法。US6462122B1公開了一種采用熔融復(fù)合法的納米復(fù)合材料濃縮組合物。US8124678B2公開了一種通過溶液混合技術(shù)來制備聚合物納米復(fù)合材料母料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于制備聚合物納米復(fù)合材料母料和/或聚合物納米復(fù)合材料的方法，其克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是具有高縱橫比(aspect ratio，長寬比)和/或高填料分散性、高強(qiáng)度和高沖擊性能。

該目的通過用于制備聚合物納米復(fù)合材料母料的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括步驟：a)將納米填料分散在有機(jī)溶劑中；b)使有機(jī)溶劑中的納米填料與表面功能化劑(surfacefunctionalizing agent，表面官能化劑)接觸，以形成表面功能化的(functionalized，官能化的)納米填料懸浮液；c)將表面功能化的納米填料懸浮液與聚合物溶液混合，以形成溶解的聚合物納米復(fù)合材料母料懸浮液；d)使溶解的聚合物納米復(fù)合材料母料懸浮液沉淀，以產(chǎn)生聚合物納米復(fù)合材料母料的沉淀物；e)可選地，過濾并且干燥聚合物納米復(fù)合材料母料的沉淀物，以形成聚合物納米復(fù)合材料母料。

根據(jù)本公開的納米填料是相對于至少在其一個維度上而言，具有小于100nm，優(yōu)選0.01nm至100nm，甚至更優(yōu)選0.1nm至100nm，進(jìn)一步優(yōu)選1nm至100nm，甚至更優(yōu)選10nm至100nm的初級顆粒的幾何尺寸(即，如果多于一個顆粒形成團(tuán)聚體，則為單個顆粒的尺寸)的填料。

采用本發(fā)明的方法以通過使用溶液混合方法生產(chǎn)在聚合物基質(zhì)中高度分散的納米填料(＝聚合物納米復(fù)合材料母料)。母料可以以各種高濃度形式(例如固體形式、液體形式和漿料形式)進(jìn)行制備，這些形式可以用另外的聚合物材料進(jìn)一步加工以生產(chǎn)具有所需的最終納米填料負(fù)載的聚合物納米復(fù)合材料。本發(fā)明的聚合物納米復(fù)合材料母料，各自地聚合物納米復(fù)合材料具有高縱橫比和/或高填料分散性、高強(qiáng)度和高沖擊性能。

聚合物納米復(fù)合材料母料是其中分散有大量納米填料的聚合物。