CN103627219A - 一种埃洛石纳米管的有机改性方法 - Google Patents

一种埃洛石纳米管的有机改性方法 Download PDF

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Abstract

一种埃洛石纳米管的有机改性方法,它包括如下步骤:A)在乙醇溶液中,缓慢滴入KH590;B)取提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入KH590溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌;C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将KH590溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面并活化;然后将其放入丝胶溶液中,加入乙二醇二缩水甘油基醚,搅拌均匀后反应,将产物倒出、滤干。D)将步骤C)产物用去离子水洗涤,然后烘干;E)将步骤D)产物研磨并过过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。本发明的优点在于:1)埃洛石晶体层间距变大,活性提高;2)埃洛石与高分子有机物的相容性增加,利于分散在高分子基质中;3)吸附性能提高;4)方法简单,可行,无污染。

Description

一种埃洛石纳米管的有机改性方法
技术领域
本发明涉及一种埃洛石纳米管(HNTS)的有机改性方法,属于无机材料领域。 
背景技术
埃洛石一般由多个片层卷曲而成,管外径为10~20nm,内径为40~100nm,长度为0.5~40μm,晶层数为15~40,至少在一维方向具有纳米效应,又具有高比表面积和高负电荷外表面,是一种性能优异的纳米补强材料。 
作为一种优良的纳米补强材料,HNTs与有机高分子间的相容性较差,难以均匀分散。HNTs表面和层间含有活泼羟基利于改性,因此可选取有机试剂对其改性,可增加其活性,增大晶片层间距,增加有机亲和性和相容性。 
中国专利CN201010564326.9介绍了一种用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性埃洛石纳米管的方法,改善了埃洛石与非极性聚合物的相容性,但对于强极性高聚物其效果并不明显。 
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术的不足,针对埃洛石纳米管有机相容性差的缺点,而提供一种性能优异的埃洛石纳米管(HNTS)的有机改性方法。 
本发明利用含有强极性端基(-SH)的高活性硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH590)对埃洛石进行接枝改性,改善其和强极性高聚物(例如:聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺等)间的相容性,KH590其分子式如下所示: 
Figure BDA0000402115720000011
其一端为活性的Si-O-CH3键,可与埃洛石上的羟基反应,接枝在埃洛石表面及层间,此外巯基-SH也有较高活性可与埃洛石表面羟基形成氢键,利于 改性的进行;另一端为极性的长链硅烷,可与极性或非极性有机相相容,特别对于极性高分子,巯基-SH可和某些含有H原子的极性基团(如:—COOH、—OH等)形成氢键,并在乙二醇二缩水甘油基醚的帮助下,在埃洛石表面形成极性与非极性相容佳的高分子网状空间结构,进一步增强相容性。 
本发明要解决的技术问题采用的技术方案是:包括如下步骤: 
A)在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中,缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷,将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8-10wt%; 
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入3~5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌15min; 
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将按质量份数3~5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面,并置于80℃下活化2h;然后按照B)的质量份数,将其放入50~60份质量百分比浓度为0.01~0.1%的丝胶溶液中,加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚1~5份,搅拌均匀,在75~85℃条件下反应1~2小时,将产物倒出、滤干。 
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次,然后置于80℃真空干燥箱中烘干; 
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。 
本发明与现有技术相比的有益效果是:改性后的埃洛石纳米管具有好的有机相容性,可以作为补强材料,均匀的分在有机高分子(尤其对于极性高分子)基体中,制备成复合材料,使其具有优异的性能。 
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明: 
实施例1:一种埃洛石纳米管(HNTS)的有机改性方法,包括以下步骤: 
A)在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中,缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷,将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8wt%; 
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入3份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌15min; 
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将按质量份数3份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面,并置于80℃下活化2h;然后按照B)的质量份数,将其放入50份质量百分比浓度为0.01%的丝胶溶液中,加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚1份,搅拌均匀,在75℃条件下反应1小时,将产物倒出、滤干。 
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次,然后置于80℃真空干燥箱中烘干; 
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。 
实施例2:一种埃洛石纳米管(HNTS)的有机改性方法,包括以下步骤: 
A)在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中,缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷,将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至9wt%; 
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入4份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌15min; 
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将按质量份数4份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面,并置于80℃下活化2h;然后按照B)的质量份数,将其放入55份质量百分比浓度为0.05%的丝胶溶液中,加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚3份,搅拌均匀,在80℃条件下反应1.5小时,将产物倒出、滤干。 
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次,然后置于80℃真空干燥箱中烘干; 
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。 
实施例3:一种埃洛石纳米管(HNTS)的有机改性方法,包括以下步骤: 
A)在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中,缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷,将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至10wt%; 
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌15min; 
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将按质量份数5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面,并置于80℃下活化2h;然后按照B)的质量份数,将其放入60份质量百分比浓度为0.1%的丝胶溶液中,加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚5份,搅拌均匀,在85℃条件下反应2小时,将产物倒出、滤干。 
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次,然后置于80℃真空干燥箱中烘干; 
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。 
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (1)

1.一种埃洛石纳米管的有机改性方法,其特征在于采用如下步骤:
A)在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中,缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷,将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8-10wt%;
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管,置于研钵中,加入3~5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液,然后研磨搅拌15min;
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中,用喷雾法将按质量份数3~5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面,并置于80℃下活化2h;然后按照B)的质量份数,将其放入50~60份质量百分比浓度为0.01~0.1%的丝胶溶液中,加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚1~5份,搅拌均匀,在75~85℃条件下反应1~2小时,将产物倒出、滤干。
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次,然后置于80℃真空干燥箱中烘干;
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛,得到改性的埃洛石纳米管。
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