[發明專利]聚合物納米復合材料母料、聚合物納米復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201880010791.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN110418812A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）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）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: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李杰

本發明涉及一種用于制備聚合物納米復合材料母料的方法，包括步驟：a)將納米填料分散在有機溶劑中；b)使有機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合材料母料懸浮液；d)使溶解的聚合物納米復合材料母料懸浮液沉淀，以產生聚合物納米復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合材料母料的沉淀物，以形成聚合物納米復合材料母料，以及一種以這種方式可獲得的聚合物納米復合材料母料，還涉及一種用于制備聚合物納米復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合材料。

技術領域

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

背景技術

聚合物納米復合材料已在許多工業應用中得到廣泛地發展，以增強材料的機械性能和特定的性能，例如阻燃性、熱穩定性和阻隔性。為了實現納米復合材料的目標性能，納米填料(nano filler material，納米填充材料)在聚合物基質中的分散性是關鍵因素。理論上，由于團聚顆粒導致體系的缺陷，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中的分散性的重要參數。通常，主要有兩種方法來改善填料在聚合物基質中的分散性，即(1)通過使用機械力來破壞團聚顆粒的物理改性，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和改性劑(例如有機硅烷試劑或酸衍生物試劑)之間的化學反應的化學改性。然而，納米填料在聚合物基質中的完全分散不能僅通過使用一種技術來實現。相反，必須設計合適的方法以有效地協同改性技術。

已經有許多制備聚合物納米復合材料的嘗試。US 2006/0267255A1公開了一種通過使用雙螺桿擠出機生產納米粘土母料的方法。US7514491B2涉及一種通過使無機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/粘土納米復合材料的方法。US6462122B1公開了一種采用熔融復合法的納米復合材料濃縮組合物。US8124678B2公開了一種通過溶液混合技術來制備聚合物納米復合材料母料的方法。

發明內容

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

該目的通過用于制備聚合物納米復合材料母料的方法來實現，該方法包括步驟：a)將納米填料分散在有機溶劑中；b)使有機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合材料母料懸浮液；d)使溶解的聚合物納米復合材料母料懸浮液沉淀，以產生聚合物納米復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合材料母料的沉淀物，以形成聚合物納米復合材料母料。

根據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，優選0.01nm至100nm，甚至更優選0.1nm至100nm，進一步優選1nm至100nm，甚至更優選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聚體，則為單個顆粒的尺寸)的填料。

采用本發明的方法以通過使用溶液混合方法生產在聚合物基質中高度分散的納米填料(＝聚合物納米復合材料母料)。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)進行制備，這些形式可以用另外的聚合物材料進一步加工以生產具有所需的最終納米填料負載的聚合物納米復合材料。本發明的聚合物納米復合材料母料，各自地聚合物納米復合材料具有高縱橫比和/或高填料分散性、高強度和高沖擊性能。

聚合物納米復合材料母料是其中分散有大量納米填料的聚合物。