CN100360611C - 一种纳米蒙脱土有机相插层的制备方法 - Google Patents
一种纳米蒙脱土有机相插层的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，包括：将纳米蒙脱土在极性有机溶剂中高速搅拌，超声，形成稳定的悬浮体系后静置；然后在50～85℃下搅拌，加入插层剂的有机溶液，高速搅拌，再超声；加入能溶解于上述有机溶剂的、两端基为羟基的聚二醇，在50～85℃下搅拌；过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。该方法首先将纳米蒙脱土在极性有机溶剂中分散，避免了在水中分散的纳米蒙脱土需要从水相向有机相进行置换的过程，使得该制备方法大为简化，更能适合与在生产线上批量处理；该方法使用聚二醇在粘土片层间的插层，可以进一步地利用聚二醇两端的羟基制备聚醚醇或聚酯醇/粘土复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，具体地说是涉及一种纳米蒙脱土聚二醇插层的制备方法。
背景技术
纳米蒙脱土，也称之为纳米粘土，由于其与聚合物基体界面具有理想的粘结性能，且两种材料的热膨胀系数也相匹配，因而纳米蒙脱土与聚合物的复合材料可以稳定的存在，而且纳米蒙脱土的引入，使得聚合物材料的力学强度、弹性模量和热变形温度等材料性能得到大幅度的改善，获得人们所期望的优异的力学性能和耐热性能。
在本申请人的ZL 01109463.x专利中，公开了一种制备纳米蒙脱土/聚醚醇或聚酯醇复合材料的方法，该方法操作简便、成本低廉。但是该方法得到的产品在实际应用时，虽然可以使蒙脱土在聚氨酯中实现剥离，但是在该制备方法过程中，纳米蒙脱土最先是在水中分散的，要置换成有机溶剂非常繁琐，不利于在实际生产线上批量处理粘土。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术制备纳米蒙脱土复合材料过程中，在水中分散的纳米蒙脱土需要从水相向有机相进行置换，使得其在工业应用上极为繁琐、耗时的缺陷，从而提供一种直接使用极性溶剂对纳米蒙脱土进行分散，无需经历水相向有机相进行置换的，且可适用于不同工业生产线的溶剂体系的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，包括如下的步骤：
1)将阳离子交换容量为50～200毫克当量/每100克，层间距为2～6的纳米蒙脱土20～40份在30～1000份温度为50～85℃的有机溶剂中高速搅拌，超声0.4～3小时，形成稳定的悬浮体系，静置5～48小时；
所述的有机溶剂包括：N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，二甲基亚砜等极性有机溶剂；
2)将步骤1)得到的悬浮体系在50～85℃下搅拌0.5～3小时，然后将插层剂0.1～10份在5～20份相同有机溶剂中溶解后加入到该悬浮体系中，在50～90℃下高速搅拌0.5～5小时，再超声0.5～3小时；
3)向步骤2)得到的悬浮体系中加入分子量为103～1010的聚二醇0.1～10份，在50～85℃下搅拌2～6小时；所述聚二醇是为能溶解于上述有机溶剂的、两端基为羟基聚二醇，例如聚乙二醇或聚四氢呋喃；
4)将步骤3)得到的悬浮体系过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
所述步骤1)的纳米蒙脱土含85～93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30～80微米。
所述步骤2)的插层剂为长链烷基季铵盐或己二酸二胺盐，优选C16～C18的烷基季铵盐，更为优选十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。
与现有的制备纳米蒙脱土的方法相比，本发明提供的方法首先将纳米蒙脱土在极性有机溶剂中分散，避免了如ZL 01109463.x中在水中分散的纳米蒙脱土需要从水相向有机相进行置换的过程，使得该制备方法大为简化，更能适合与在生产线上批量处理。此外，本发明提供的方法使用聚二醇在粘土片层间的插层，可以进一步地利用聚二醇两端的羟基制备聚醚醇或聚酯醇/粘土复合材料。
本发明制得的纳米蒙脱土含有一定量的溶剂，所以为粘稠状，其层间距大于1.9纳米，可在不同的有机溶剂体系中使粘土形成最好的分散。在用于纳米蒙脱土/聚氨酯复合材料的制备时，可直接应用于现有的聚氨酯合成和加工领域，不需改变已有的操作工艺和合成路线，也不需要添加其他设备。可直接应用于溶液聚合，如氨纶丝、涂料及其他弹性体合成；如用于熔融法聚合体系，仅需要进一步干燥即可。
具体实施方式
实施例1、
将纳米蒙脱土20份在30份50℃的N，N-二甲基甲酰胺中高速搅拌，超声0.4小时，形成稳定的悬浮体系，静置10小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为50毫克当量/每100克，层间距为2，含85wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30微米。
将得到的悬浮体系在50℃下搅拌3小时，然后将插层剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.1份在5份N，N-二甲基甲酰胺中溶解后加入到该悬浮体系中，在50℃下高速搅拌5小时，再超声3小时。
向该悬浮体系中加入分子量为103的聚乙二醇10份，在50℃下搅拌6小时；过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
实施例2、
将纳米蒙脱土30份在200份70℃的N，N-二甲基乙酰胺中高速搅拌，超声1小时，形成稳定的悬浮体系，静置5小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为150毫克当量/每100克，层间距为4，含90wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为60微米。
将得到的悬浮体系在70℃下搅拌1小时，然后将插层剂己二酸二胺钠4份在10份N，N-二甲基乙酰胺中溶解后加入到该悬浮体系中，在70℃下高速搅拌2小时，再超声2小时。
向该悬浮体系中加入分子量为105的聚乙二醇5份，在70℃下搅拌4小时；过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
实施例3、
将纳米蒙脱土40份在1000份85℃的二甲基亚砜中高速搅拌，超声3小时，形成稳定的悬浮体系，静置48小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为200毫克当量/每100克，层间距为6，含93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为80微米。
将得到的悬浮体系在85℃下搅拌0.5小时，然后将插层剂十八烷基三甲基溴化铵10份在20份二甲基亚砜中溶解后加入到该悬浮体系中，在90℃下高速搅拌0.5小时，再超声0.5小时。
向该悬浮体系中加入分子量为103的聚四氢呋喃0.1份，在85℃下搅拌2小时；过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
Claims (8)
1、一种纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，包括如下的步骤：
1)将阳离子交换容量为50～200毫克当量/每100克，层间距为2～6的纳米蒙脱土20～40份在30～1000份温度为50～85℃的有机溶剂中高速搅拌，超声0.4～3小时，形成稳定的悬浮体系，静置5～48小时；
所述的有机溶剂为极性有机溶剂；
2)将步骤1)得到的悬浮体系在50～85℃下搅拌0.5～3小时，然后将插层剂0.1～10份在5～20份相同有机溶剂中溶解后加入到该悬浮体系中，在50～90℃下高速搅拌0.5～5小时，再超声0.5～3小时；所述的插层剂为长链烷基季铵盐或己二酸二胺盐；
3)向步骤2)得到的悬浮体系中加入聚二醇0.1～10份，在50～85℃下搅拌2～6小时；
4)将步骤3)得到的悬浮体系过滤，得到粘稠的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
2、如权利要求1所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的纳米蒙脱土含85～93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30～80微米。
3、如权利要求1所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的极性有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
4、如权利要求1所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的长链烷基季铵盐为C16～C18的烷基季铵盐。
5、如权利要求1或4所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的长链烷基季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵。
6、如权利要求1所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤3)的聚二醇为能溶解于步骤1)所述的有机溶剂且两端基为羟基的聚二醇。
7、如权利要求1或6所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述的聚二醇为聚乙二醇或聚四氢呋喃。
8、如权利要求1或6所述的纳米蒙脱土有机相插层的制备方法，其特征在于，所述的聚二醇的分子量为103～1010。
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