CN1615312A - 合成的水滑石、合成与应用 - Google Patents

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Abstract

公开了通式[M2+ 1－xM3+ x (OH) 2] x+ [An－ x/n·mH2O] x－的合成水滑石，其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An－是一种有机阴离子，它选自C16－C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根、乙烯基乙酸不饱和羧酸根和C2和更高级有机酸的羧酸根，该酸含有至少一个选自氮、磷、硫或卤素的杂原子，及其合成方法与用途。

Description

合成的水滑石、合成与应用
本申请是2001年8月23日提出申请09/935 952的部分后续申请。
发明领域
本发明一般涉及新的合成水滑石，它们的合成与应用。本发明的合成水滑石可用高于C4的有机阴离子制成，也可用具有官能团的有机阴离子制成，其中包括C6、C8、C10和C18直链酸饱和羧酸根(carboxylate)，芳族类，例如苯甲酸根、氯代苯甲酸根、萘甲酸根和p-羟基苯甲酸根；丙烯酸、甲基丙酸烯、乙烯基乙酸的羧酸根以及这些有机阴离子的混合物。本发明的合成水滑石也可以用含有如氮、硫、磷和卤素杂原子的C2和更高级有机酸的羧酸根制成。
发明背景
水滑石是水镁石，一种天然存在的层状氢氧化镁矿物的衍生物。用三价金属阳离子(例如铝)取代通常在层中存在的一些镁阳离子，可以制备出合成水滑石。也可以用其他二价阳离子取代镁阳离子。这种取代将导致该层上出现净的正电荷，这样需要一种嵌入阴离子，以达到该分子为净中性电荷。已推导出下述合成水滑石通式：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
式中，M2+是镁和/或其他二价阳离子，M2+是铝和/或其他三价阳离子，An-是阴离子。除了这种阴离子，还应指出水也是这种点阵结构的一部分。
在授予Schutz等人的US 5 399 329中描述了一组具有独特层状形态的水滑石，而该专利已转让给本发明的受让人。Schutz‘329专利的全部内容作为参考文献加以引用。Schutz‘329专利的水滑石由C1-C4饱和羧酸衍生的阴离子构成。Schutz‘329专利的一般合成方法涉及氧化铝源与羧酸在水中的反应，得到的混合物接着与镁源反应。反应物的大致摩尔比如下：2Mg∶1Al∶1阴离子，其中阴离子是所用酸的羧酸根。
尽管人们通常观察到非羧酸根阴离子水滑石的六角形态，但Schutz‘329专利的羧酸根阴离子水滑石具有独特的形态，在本专利中这种形态称之“类似层状”的。水滑石层之间的距离用d间距量度，其距离取决于嵌入阴离子的大小。例如，采用Schutz‘329专利方法由下述阴离子制备的羧酸根水滑石具有以下d间距：甲酸羧酸根7.64，乙酸羧酸根12.3，丙酸羧酸根13.02，异丁酸羧酸根15.15。
在Schutz‘329专利中，在含水介质中，氧化铝与羧酸在约60℃下反应30分钟，接着在温度95℃下加入氧化镁反应约6小时，这样可以制备出类似层状水滑石。该反应产物在干燥后得到希望的凝胶水滑石。尽管Schutz‘329专利方法对大多数水溶性羧酸，如C1-C4羧酸都相当有效，但它对那些非水溶性的酸却不怎么有效。事实上，丁酸(一种C4酸)在Schutz‘329专利方法中只是取得了有限的成功。
水滑石具有许多用途，其中包括作为催化剂或催化剂前体、离子交换剂、离子吸收剂、离子清除剂的这样一些应用，还具有作为抗酸剂的医学用途。水滑石在聚合物中还可用作纳米复合材料，提供各种增强特性。在现有技术中曾描述聚合物与其他无机组分，例如粘土和云母的混合复合材料，作为具有改进机械性能的混合复合材料。术语纳米复合材料反映了纳米级无机组分粒子在聚合物基体中的分散。
在转让给Mitsui Petrochem Ind.Ltd.的日本专利申请96-189168中，在聚丙烯合成中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在的水滑石，还使用了其他的添加剂，据说可得到良好的熔体流动指数、弯曲模量和伊佐德冲击强度。
在转让给AtoChem，Fr.的EP 0 910 131中，在乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在的水滑石，据说可形成具有良好粘附性和防渗性的薄膜。
在转让给Du-Pont Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.的日本专利申请86-296799中，在线性低密度聚乙烯中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在水滑石，据说可得到具有绝热性能和良好抗拉强度的薄膜。
大多数纳米复合材料聚合物应用是使用柱状粘土和/或天然存在水滑石。曾表明，尼龙-6和5％粘土纳米复合材料的复合组合物的抗拉强度高40％、拉伸模量高68％、弯曲强度高60％和弯曲模量高126％(参见Int’l.SAMLE Symp.Exhib.1998，43：1053-1066)。据信纳米复合材料以下面两种方式分散在聚合物中：
1)以混乱方式，如通过嵌入；或
2)以分层(exfoliation)方式，在这种方式中纳米层在聚合物中有规律地间隔。据信分层能导致聚合物性质的改善。
在涉及各种粘土的专利和科学文献中有许多参考文献，用极性聚合物(如聚酰胺)使这些粘土改性，并与其结合形成纳米复合材料。
但是，由于极性纳米粒子与非极性聚合物不相容，将纳米粒子添加到非极性聚合物(如聚烯烃)制备纳米复合材料是一项极为困难的任务。这种不相容性常常导致无机组分在聚合物中非均匀分布，从而得到非最优化的性能。典型地，将非极性聚合物与一种类似而经化学改性的聚合物(例如聚丙烯-g-MA)结合起来可以克服这一困难，后一种聚合物含有起到使分子相容作用的极性官能团。改性聚丙烯的极性官能团能与纳米粒子的极性相互作用，而改性聚丙烯的非极性部分与聚丙烯基体相互作用。大概两种极性官能团之间的相互作用提供了分层和相容两种作用，从而得到纳米粒子均匀分布的纳米复合材料。
US 5 973 053描述了一种层状复合粘土材料，其中有机鎓离子和一级的(primary)、二级的(secondary)有机“宾客”分子加入到层间空间中，增加层间距。加入有机鎓离子可起增加粘土与聚合物相容性的作用，并且有利于粘土分散在混合复合材料中。
在“控制粘土矿物/聚丙烯纳米复合材料机械性能的因素”，材料科学杂志(Journal of Materials Sciences)35(2000)1045-1050中，Oya等人描述了使用极性单体，二丙酮丙烯酰胺和马来酸改性聚丙烯作为相容剂嵌入粘土。然后，该有机粘土与通常的聚丙烯混合，制备纳米复合材料。在“聚(丙烯)/有机-粘土纳米复合材料形成：相容剂官能度和有机粘土改性的影响”，大分子材料工程(MacromolecularMaterial Engineering)275，8-17(2000)中，Reichert等人描述了在有或没有使用马来酸酐改性聚丙烯的二氧化硅粘土中，使用烷基胺作为嵌入剂。
在该技术中需要新合成水滑石，这种水滑石是用高于C4的有机阴离子制成的，也是由具有官能团的有机阴离子制成的，其中包括C6、C8、C10和C18直链酸饱和羧酸根；芳族化合物，例如苯甲酸根、氯代苯甲酸根、萘甲酸根和p-羟基苯甲酸根；丙烯酸、甲基丙烯酸和乙烯基乙酸的羧酸根；以及这些有机阴离子的混合物。可以发现，这样一些新合成水滑石在其用途中在聚合物应用中用作纳米复合材料，因为这些合成水滑石可根据由其制成聚合物希望达到的性能而定制。还需要改性的水滑石，该水滑石由C2和更高有机酸的羧酸根制成，这些酸含有如氮、硫、磷和卤素的杂原子，它们可用于聚合物纳米复合材料，也更容易分散在非极性聚合物中，而不需要使用相容剂。
发明的简要说明
本发明提供了一种具有下述通式的合成水滑石：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子，它选自C5-C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根和乙烯基乙酸不饱和羧酸根。
本发明还提供了一种具有下述通式的合成水滑石：
              [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种阴离子，它含有由至少两种选自C2-C4酸直链饱和羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根和乙烯基乙酸不饱和羧酸根的化合物的混合物。
本发明还提供了一种具有下述通式的合成水滑石：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子，它含有C2或更高级酸的羧酸根，这些酸含有如氮、磷、硫或卤素的杂原子。根据一种具体实施方案，杂原子是呈氨基酸形式的氮。在该具体实施方案中，氨基酸的酸端与水滑石片晶上的阳离子位点结合，让胺端相互作用或与溶剂或聚合物分子反应。此外，在用酸改性聚合物时，例如在马来酸改性(melated)聚丙烯中，胺可以任意与聚合物中的酸部分反应，生成酰胺或酰亚胺。这样，合成水滑石可直接与该聚合物结合。优选地，氨基酸是直链烷基。更优选地，嵌入氨基酸的水滑石能够自行和/或可逆分层。甚至更优选地，氨基酸是4-氨基丁酸或6-氨基己酸。本发明的改性水滑石或有机水滑石可用于聚合纳米复合材料，而不必要求用相容剂使水滑石分散在聚合物中。合成水滑石在溶剂中能自行分层的具体实施方案中，在合成而不是收集并干燥后，便可使其保持胶体悬浮液状态。
本发明还提供一种具有下述通式合成水滑石的生产方法：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子源，它选自C5-C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根、乙烯基乙酸不饱和羧酸根和含有如氮、磷、硫和卤素杂原子的C2和更高级酸的羧酸根，该方法包括：三价阳离子源与有机阴离子源反应生成中间产物，而中间产物与二价阳离子源反应生成合成水滑石。
本发明还提供了合成水滑石聚合物共混物，它含有加聚聚合物和一种具有下述通式的合成水滑石：，
              [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M2+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子，它选自C5-C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根、乙烯基乙酸不饱和羧酸根和含有如氮、磷、硫和卤素杂原子的C2和更高级酸的羧酸根。在一个优选的具体实施方案中，合成水滑石中的有机阴离子是氨基酸。更优选地，该氨基酸是促进合成水滑石自行和/或可逆分层的氨基酸。此外，例如可以使用马来酸使聚合物改性或官能化。在用酸使聚合物改性或官能化的具体实施方案中，通过胺官能团与酸改性聚合物反应生成的酰胺或酰亚胺，可以将嵌入氨基酸的水滑石与该聚合物键合。
本发明还提供一种合成水滑石-共混聚合物的制备方法：该方法包括含有加聚聚合物的乳液与一种具有下述通式的合成水滑石混合：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-
其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子源，它选自C5-C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根、乙烯基乙酸不饱和羧酸根、含有如氮、磷、硫和卤素杂原子的C2和更高级酸的羧酸根，得到共混物。在一个优选的具体实施方案中，合成水滑石中的有机阴离子是氨基酸。更优选地，氨基酸是促进合成水滑石自行和/或可逆分层的氨基酸。此外，该聚合物例如可用马来酸改性或官能化。在聚合物用酸改性或官能化的具体实施方案中，通过胺官能团与酸改性聚合物反应形成的酰胺或酰亚胺，可使嵌入氨基酸的水滑石与该聚合物键合。
附图的简要说明
为了说明而非限制的目的，与附图一起描述本发明，其中：
图1是实施例1制备合成水滑石的显微照片；
图2是实施例2制备合成水滑石的显微照片；
图3是由苯甲酸衍生的合成水滑石的显微照片；
图4是由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石的显微照片；
图5是由丙烯酸衍生的合成水滑石的显微照片；
图6说明在阴离子中层间距离与碳原子数量之间的预测关系；
图7是乙酸、己酸和硬脂酸共混物衍生的合成水滑石的显微照片，该照片显示出“半卷心菜(semi cabbage)”形态；
图8是约81％水滑石与聚丙烯共混物的显微照片，该照片显示出优选的“卷心菜形态(cabbage)”；
图9是约5％水滑石与聚丙烯共混物的显微照片，该照片显示出“甜甜圈(doughnut)”形态，和
图10是由甲基丙烯酸衍生的水滑石与聚丙烯共混物的显微照片。
图11显示8重量％水滑石湿浆体的X射线衍射(XRD)扫描结果；8重量％浆体风干水滑石样品；UNITE1000样品；和50/50UNITE/水滑石混合物样品。
图12显示10重量％水滑石湿浆体的X射线衍射(XRD)扫描结果；10重量％浆体风干水滑石样品；在100℃干燥的10重量％浆体样品和在150℃干燥的10重量％浆体样品。
本发明的详细说明
以下将说明本发明合成水滑石的三个一般步骤。提供步骤III的两个可替换具体实施方案。
步骤I：三价阳离子源+有机阴离子→中间产物
60-85℃，4-8小时
步骤II：中间产物(水中)+二价阳离子源→合成水滑石凝胶
90-95℃，4-8小时
步骤III：干燥(真空下蒸发/干燥，真空下过滤/干燥或喷雾干燥)
或
步骤III：保持潮湿(胶体悬浮液/蒸发成浓缩物或糊)
成功制备本发明合成水滑石主要取决于在步骤I完全反应，即三价阳离子与特定羧酸进行反应。优选地采用一种或多种下述方法，使步骤I的反应接近完全，从而实现由高于C4的更长链羧酸、含有杂原子的酸和不溶于水的芳族酸制备水滑石：
1)正如Schutz‘329专利所述，步骤I的反应时间可从30分钟增加到4-8小时；
2)惰性有机溶剂可用作非水溶性有机羧酸与三价阳离子源的反应介质；和
3)可在有机阴离子熔体中实施步骤I。
在这里所述的实施例中使用了以下材料：除非另外指出，三价阳离子源应是CATAPAL氧化铝，它是Vista Chemical Corporation的氧化铝一氢氧化物；二价阳离子源：Martin Magnesia Specialties Inc.MAGCHEM200D(一种高纯度、高反应性的氧化镁粉末)；酸是AldrichChemical Company的；有非离子乳化剂的马来酸改性聚丙烯乳液是CHEMCOR的，它含有39-41％非挥发性物质，商品名：POLY EMULSION43N40(用于制备水滑石-聚丙烯共混物)。为了制备嵌入氨基酸的水滑石-聚丙烯共混物，使用了由Aristech生产的马来酸改性聚丙烯，其商品名是UNITE 100。
RJ Lee Group，Inc of Monroeville，PA，USA对本发明的合成水滑石样品进行了扫描电子显微镜(SEM)分析。该分析要求收集采用样品中典型粒子的二次电子成像(SEI)和透射电子成像(TED)所得到的显微照片。取决于粒子大小，在放大倍率5000X-50000X范围内，拍摄了每个样品三种不同典型粒子的显微照片。
喷雾-干燥法
优选地，可以使用Niro-2流体喷嘴喷雾-干燥器进行本发明合成水滑石的喷雾-干燥，该干燥器设定如下：在5.5加热，喷嘴的空气压力为1巴，通过改变液体加料速度(4-5升/小时)，使入口温度保持在希望设定的范围200-230℃内。优选地，在该温度稳定后往喷雾-干燥器加水，以估计所需要的加料速度，除去以前使用时留下的任何材料。胶体悬浮液、浓缩悬浮液或糊
作为干燥的可替换方案，合成水滑石可保持湿的或潮湿的状态。合成水滑石在与溶剂接触时能或者自行分层的具体实施方案中，特别希望合成水滑石保持湿的或潮湿的状态。在合成水滑石能自行分层的情况下，产物作为分层水滑石的胶体悬浮液可直接与合成反应分离，并无须进一步处理而被采用。可选择地，蒸发该悬浮液，形成悬浮液浓缩物或松软糊剂。
合成水滑石的制备
如上所述，制备本发明的合成水滑石分三步进行。在步骤I，有机阴离子源与三价阳离子源，优选地与Al3+进行反应，但是如在这里以其全文作为参考文献引用的US 5 518 704中所表明，Al3+与高达50％至少一种其他三价阳离子，Cr3+和Fe3+的混合物，也可用于制备合成水滑石。步骤II是步骤I的混合物与二价阳离子源，优选地与Mg2+进行反应，但如在这里以其全文作为参考文献引用的US 5 518 704所表明的，在制备合成水滑石，也可以使用Mg2+与至少一种其他二价阳离子，Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+和Mn2+的混合物。步骤III是干燥得到的合成水滑石。在可选择的步骤III中，水滑石保持着湿的胶体悬浮液、浆体或糊剂状态。优选地，能自行和/或可逆分层的合成水滑石以浆体或糊剂保持着分层状态。本发明人已发现，制备步骤I可在水、有机溶剂或酸性熔体中进行，这取决于有机阴离子的水溶解度。步骤II优选地在水中进行。
现在通过非限制性说明，将描述采用一些方法制备硬脂酸合成水滑石，这些方法利用了改进步骤I的三种途径的每种途径。
实施例1：在水介质中实施步骤I
在4升烧杯中，CATAPAL氧化铝(0.26摩尔)在500毫升去离子水中制成悬浮液，并向搅拌的悬浮液中加入硬脂酸(0.23摩尔)。这种烧杯配备了可装冰水的结晶皿，当它加热到75-85℃并让温度保持4-8小时时，其冰水使烧杯中的挥发物冷凝。这段时间结束后，加入氧化镁(0.44摩尔)，接着加入1.5升去离子水。然后将共混物加热到90-95℃，保持这个温度4-8小时。随着搅拌，让该共混物冷却到室温，冷却一夜。得到的材料优选地可采用两种方式中的一种方式进行干燥：
a)在130℃烘箱中干燥，直到得到半干的固体，它在80℃真空炉中再干燥一夜；或
b)在入口温度约200℃和出口温度约100℃的条件下喷雾-干燥。
干燥材料后得到的粉末是预期的合成水滑石。
在水介质中，优选地使用比通常量少的水，否则酸可能会漂浮在氧化铝在水中的悬浮液上面，从而降低反应速率。该反应产物油脂状，它比介质更稠密，并且沉淀在反应容器的底部。在这样一种介质中，因为反应物的混合会受到高度限制，所以一些氧化铝和游离酸被抑制，从而使反应进行得非常慢，或者根本就不反应。如由图1所看到的，采用这种途径制备的合成水滑石是非常不均匀的，图1是样品的扫描电子显微照片。
实施例2：在一种或多种有机溶剂中实施步骤I
三价阳离子源和与水不混溶的羧酸，如硬脂酸的反应，优选地在有机溶剂，例如回流己烷中进行。在4升烧杯中，CATAPAL氧化铝(0.26摩尔)在200毫升己烷中制成悬浮液，往搅拌的悬浮液加入酸(0.23摩尔)。这种烧杯配备了可装冰水的结晶皿，当它加热到约65℃并保持该温度4-8小时时，其冰水使烧杯中的挥发物冷凝。优选地通过蒸发或过滤除去溶剂。往得到的残余物添加水。然后加入氧化镁(0.44摩尔)，同时剧烈搅拌。该共混物加热到约90-95℃，并且保持该温度4-8小时。如上述实施例1所述的那样进行产物分离，即干燥。如SEM所示的，采用这种方法得到均匀的合成水滑石，它具有更大的d间距，粒度也似乎更小，这个结果可通过图1与图2对比看到。
当在有机溶剂中实施步骤I时，会发生更快的放热反应，该反应产生了一种可溶于介质的中间产物。但是，这个方法的缺陷是，在中间产物与二价阳离子源进行反应之前优选地除去其溶剂，因为步骤II优选地在水中实施。
实施例3：在酸性熔体中实施步骤I
装有所需量的固体硬脂酸的烧杯在油浴中加热，直到酸熔化。所需化学计算量的氧化铝分小份加到该熔体中，同时搅拌。温度保持约2小时或2小时以上。往产物中加入水，搅拌该共混物使其达到均匀一致。加入氧化镁，接着加入1.5升去离子水。该共混物加热到90-95℃，并保持该温度4-8小时。让该共混物冷却到室温，冷却一夜，同时搅拌。如上述实施例1所述的那样进行产物分离。
这种方法遇到的困难与实施例1中观察到的类似，即产物是油脂的。但是，采用这种酸性熔体方法的有利之处是在酸性熔体中的反应速率比在水中快得多。在酸性熔体中适当混合时，可预料反应比在水中进行得更完全。这可提供一种制备固体脂肪酸的合成水滑石的经济方法，固体脂肪酸具有适当的熔化温度。由于反应速率更快，因此酸性熔体方法比水方法更快，因为不需要在实施步骤II之前除去有机溶剂，所以它也比有机溶剂法更快。表I汇集了各种方法制备的合成水滑石的d间距、层间距离和粒度。
表I
合成硬脂酸水滑石方法对比
    实施例序号   有机阴离子源   步骤1介质     d间距     层间距离     粒度微米
    1   硬脂酸   水     19.4     14.6     11×6
    2   硬脂酸   有机溶剂     26.4     21.6     3×3
    3   硬脂酸   酸性熔体     24.4     19.6     5×3
实施例4-20
采用本发明的方法，由下述有机阴离子源制备合成水滑石，这些合成水滑石的一些性质汇集于表II中：硬脂酸、乙醇酸、乙酸、丙烯酸、y-丁内酯、乙烷磺酸、乳酸、己酸、辛酸、癸酸、苯甲酸、氯代苯甲酸、肉桂酸、萘甲酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、乙烯基乙酸；丙烯酸、乙酸和硬脂酸的混合物；和乙酸、己酸和硬脂酸的混合物。
步骤I的反应时间更长时，可在水中制备下述有机阴离子源的合成水滑石：乙烷磺酸、乳酸、苯甲酸、甲基丙烯酸、丙烯酸和乙烯基乙酸。图3-5分别是该组三种代表性化合物的扫描电子显微照片：苯甲酸、甲基丙烯酸和丙烯酸。
采用X射线衍射分析法(XRD)分析了这里所述的所有合成水滑石的X射线峰位置、强度和d间距。d间距表示水滑石中各层之间的距离，因为它取决于水滑石中阴离子的大小和形状，表II中列出了各个合成水滑石的d间距。假设具有较大d间距的合成水滑石应与聚合物混合或应在聚合物中分层，可导致合成具有更大阴离子，即具有更长碳链阴离子的那些水滑石。
图6显示了随着阴离子中碳原子数的增加，水滑石层间距离也增加。该层间距离等于d间距减去氢氧化镁矿物层厚度4.77。事实上，在有机阴离子碳原子数(至少直到C10)与层间距离之间存在一种良好的相关性。由硬脂酸制成合成水滑石的最高层间距离是21.6，它与根据图6预测得到的结果并不很吻合。预测吻合值是26.0，或许使人联想到，如果超过一定量的碳原子，碳原子主链有足够的灵活性造成与预测的偏差。
d间距等于或高于12(乙酸水滑石的d间距)的合成水滑石，经过SEM分析，得到合成水滑石的粒度、粒子总尺寸和形态。如Schutz‘329专利所述的，本发明水滑石的优选形态是层状，这里称作“卷心菜”。已得到用以下阴离子制备合成水滑石具有这种形态的出色实例：乙酸、乙烷磺酸、辛酸、苯甲酸、氯代苯甲酸、甲基丙烯酸、丙烯酸和乙烯基乙酸。
其他合成水滑石具有本文描述为“半卷心菜”的形态，它们是用以下阴离子源制备得到的：硬脂酸、癸酸、萘甲酸、混合硬脂酸、丙烯酸和乙酸；混合乙酸、己酸和硬脂酸(参见图7)。这里使用的“半卷心菜”表示在所选的三种代表性粒子中只有一种或两种粒子的显微照片显示出卷心菜形态。
不局限于任何特定的理论，本发明人认为这种半卷心菜形态的可能解释是，有机阴离子的大小和/或形状妨碍它在其晶体结构内按照真正的卷心菜形成其形态。可选择地，合成水滑石结构中的长碳链阴离子和层间水分子可互相排斥，从而导致晶体结构变形。还可能的是，在水滑石合成步骤I中与三价阳离子反应不完全可能导致产生半卷心菜形态。
用以下阴离子源在水中进行制备，不会得到具有要求形态的合成水滑石：乙醇酸、y-丁内脂和乳酸。用这些水溶性阴离子源不能制备具有要求形态的合成水滑石的一个可能解释可能是，如固态NMR所示，由于存在双阴离子(羧酸根和氢氧根)使层之间交联。
使用SEM显微照片中所示直尺测量了粒子的平均大小，以微米表示。当合成水滑石打算用于纳米复合材料时，更小的粒度是优选的。本发明的合成水滑石粒子通常在微米范围内，如通过分析表II所列数据所看到的。本发明合成水滑石的干燥方法似乎对粒度没有什么影响。
对比实施例22-24
从市场上购买的水滑石(LaRoche，乙酸根阴离子HTC 0498-10)、甲基丙烯酸和丙烯酸与作为三价阳离子源的快速煅烧氧化铝(FCA，从LaRoch Industries获得)制成的合成水滑石，得到最好称之为半卷心菜的形态。SEM表明在FCA中存在一种以上的铝化合物，或与CATAPAL氧化铝相比，它与酸的反应性低。如从参看表II所知道的，HTC0498-10(对比实施例22)的d间距是9.7，而在受让人实验室中由CATAPAL氧化铝和乙酸(实施例5)制备的对比合成水滑石的d间距是12.0。
表II
合成水滑石的某些性质
  实施例序号     有机阴离子源     d间距     层间距离 粒子形态     粒子大小微米
  1     硬脂酸     19.4     14.6 半卷心菜     11×6
  2     硬脂酸1     26.4     21.6 半卷心菜     3×3
  3     硬脂酸2     24.4     19.6 半卷心菜     5×3
  4     乙醇酸     9.2     4.4 块     2×1
  5     乙酸     12.0     7.2 卷心菜     6×4
  6     γ-丁内脂     12.3     7.5 块     2×2
  7     乙烷磺酸     14.8     10.0 卷心菜     6×3
  8     乳酸     15.0     10.2 半卷心菜     3×4
  9     己酸     19.2     14.4 块     5×3
  10     辛酸     22.9     18.1 半卷心菜     5×4
  11     癸酸     23.9     19.1 半卷心菜     4×3
  12     苯甲酸     17.0     12.2 卷心菜     4×3
  13     氯代苯甲酸     16.8     12.0 卷心菜     3×4
  14     月桂酸     18.4     13.6 块     7×4
  15     萘甲酸     19.2     14.4 半卷心菜     6×6
  16     甲基丙烯酸     13.2     8.4 卷心菜     6×5
  17     丙烯酸     16.6     11.8 卷心菜     3×3
  18     乙烯基乙酸     17.7     12.9 卷心菜     6×4
  19     混合酸3     15.5     10.7 半卷心菜     3×2
  20     混合酸4     16.4     11.6 半卷心菜     6×3
  21     辛酸     20.3     15.5 卷心菜     5×2
  对比22     HTC-0498-10     9.7     4.9 半卷心菜     11×5
  对比23     甲基丙烯酸5     14.0     9.2 半卷心菜     11×8
  对比24     丙烯酸’     13.8     9.0 半卷心菜     7×5
1在己烷溶剂中实施制备步骤I。
2在无溶剂的硬脂酸性熔体中实施制备步骤I。
3混合物摩尔组成：3.76丙烯酸；1.14乙酸；0.57硬脂酸。
4混合物摩尔组成：1.34乙酸；0.6己酸；0.8硬脂酸。
5三价阳离子源是快速煅烧氧化铝(FCA)。
某些水滑石(实施例1、4、6、8、12、16、17和18)的固体CP-MASC13 NMR分析表明，在大多数情况下，制备所用的酸实际上呈羧酸根形式。但是，在少数情况下(实施例4、6和8)，出现了非常少量的游离酸，带有相应的阴离子，这表明步骤I反应不完全。
实施例25：用4-氨基丁酸合成
在配备回流冷凝器和搅拌器的500毫升烧瓶中，在50毫升去离子水中制备氧化铝一氢氧化物(0.26摩尔)悬浮液，向搅拌的悬浮液中加入4-氨基丁酸(0.26摩尔)。内容物加热到75-85℃，保持该温度4-8小时。在这段时间结束后，加入氧化镁(0.52摩尔)，接着加入150毫升去离子水。然后将共混物加热到90-95℃，保持该温度4-8小时。取下回流冷凝器，使内容物冷凝达到标称固体浓度10重量％。然后让该共混物冷却到室温，冷却一夜，同时搅拌。得到的浆体是一种稳定粘稠悬浮液，其固体组分没有沉淀。
一等份得到的浆体试样放在130℃烘箱中，直到得到半干固体，该固体在80℃真空炉中再干燥一夜。材料干燥后得到的粉末就是需要的合成水滑石。0.5克一份干粉末放在试管中，用4.5毫升水再润湿。剧烈摇动试管1分钟，该浆体放置一夜。这种浆体又变成稳定粘稠的悬浮液，固体组分没有沉淀。
实施例26：用6-氨基己酸合成
重复实施例25的相同步骤，只是使用6-氨基己酸代替4-氨基丁酸。得到的浆体是稳定粘稠的悬浮液，固体组分没有沉淀。材料干燥后得到的粉末就是所需要的合成水滑石。再次润湿粉末再次制得稳定的悬浮液。
实施例27：用4-氨基苯甲酸合成
重复实施例25和26的相同程序，只是使用4-氨基苯甲酸代替4-氨基丁酸。冷凝的浆体显示出快速沉淀到粉末层中，并显示出澄清的上清液层。材料干燥后得到的粉末就是需要的合成水滑石。再次润湿粉末没有得到稳定的悬浮液，而分成沉淀粉末层和澄清的上清液层。
进行了湿和干两种状态HT样品的XRD，以确定基础峰是否有任何的不同。数据列在图III中。对于4-氨基丁酸，干水滑石在5.70°(相对15.49A层间间距)观察到2-θ峰，湿样品则没有观察到，这表明水滑石在湿状态下分层。观察到6-氨基己酸也有类似结果。这表明这些有机水滑石在加入溶剂时可自行分层。4-氨基苯甲酸的数据表明，这种有机水滑石在加入溶剂时不会自行分层。
表III
用氨基酸合成有机水滑石
  实施例序号  有机阴离子源 d间距干   干2-θ   d间距湿   湿2-θ
  25  4-氨基丁酸 15.49   5.70°   分层   不存在
  26  6-氨基己酸 14.02   6.30°   分层   不存在
  27  4-氨基苯甲酸 15.49   5.70°   15.63   5.65°
对比实施例28-32：工业制备的水滑石-聚丙烯共混物的制备
采用两种方法制备工业制备的水滑石与CHEMCOR聚丙烯乳液的共混物：
1)干燥水滑石在水中再凝结，与浮液混合，然后喷雾-干燥，或
2)在喷雾-干燥前往水滑石添加乳液，得到其共混物。
如表IV所示，制备以聚丙烯固体重量计有5-81重量％的HTC-0498-10(LaRoche)的共混物，并采用XRD、SEM、差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)进行了分析。工业制备的HTC-0498-10水滑石在热水中有约3％的有限再凝结浓度。该量大大低于该生产者所宣称的在喷雾-干燥前初次形成凝胶的浓度8-10％。如果采用这种共混物制备方法，低的再凝结浓度会要求使用大的反应器。
表IV
工业制备的水滑石和聚丙烯的共混物1
  对比实施例序号   重量百分比水滑石     d间距     DSC最大，℃    TGA百分比残留物
  28   5     6.3     147.380    9.6
  29   9     6.2     147.374    10.2
  30   34     6.2     151.329    22.4
  31   38     6.2     151.328    23.5
  32   61     11.4     149.331    46.1
(1)在约50℃水中，3％水滑石HTC-0498-10(LaRoche)再凝结，然后往该混合物加入聚丙烯乳液。
由工业制备水滑石，HTC-0498-10制得的共混物进行XRD分析，如由表IV可以看到的，当聚丙烯的量达到60％以上时，d间距显著降低，从9.7降到6.3，但当聚丙烯的量是约19％时则增加。不受任何特定理论的制约，本发明人认为这种降低的原因或许因合成水滑石在聚合物基体中可能分层或分散所致。
图8是实施例32，一种含有约81％水滑石的共混物的SEM显微照片，图8显示出一种卷心菜形态，已确定该形态好于由其得到的水滑石形态。如图9所示的，实施例28有5％水滑石的类似共混物的SEM，具有本发明人在此所称“甜甜圈”形态。不受任何特定理论制约，本发明人认为甜甜圈形态可能是由形成圆形核心的合成水滑石亲水部分产生的，而疏水部分包括与聚合物基体混合的硬脂酸根或辛酸根阴离子，该疏水部分包围圆形核心。甜甜圈粒子的半径是2-3微米。实施例28共混物的水滑石如此高度分散在聚合物基体中，以致它不再以层状存在。
由工业制备水滑石HTC-0498-10和聚丙烯制成的共混物的热重分析可得到残留物的百分比，该百分比表示材料中水滑石的量。如由表V可以看到的，残留物的百分比随在制备中水滑石的百分比增加而增加，该百分比表示样品加热至高温后余下的非挥发性物质。
DSC转变温度表示共混物发生相变时的温度，并且表示在聚合物应用中处理这些材料时所需要的最小温度。对于这些共混物，第一相变温度为约150℃。这些材料中的某些材料具有较低的转变温度，这可能归因失去水分。
实施例33-38合成水滑石-聚合物共混物的制备
还采用上述对比实施例28-32的制备方法1，使用本发明的一些合成水滑石制备共混物，即使用硬脂酸、辛酸、乙烯基乙酸和乙酸、己酸和硬脂酸的混合物制备共混物。这些合成水滑石不具有与工业制备水滑石HTC-0498-10相关的再凝结问题，当水滑石浓度超过3％时，它会使搅拌会变得非常困难。还用由甲基丙烯酸和丙烯酸制备的合成水滑石试验了第二种方法，即在制备水滑石时在喷雾-干燥前加入聚丙烯乳液作为最后的步骤。
往水中加入一定量的合成水滑石，达到约3重量％。这种混合物的温度升高到约40-60℃，根据所希望共混物的组成，往该凝胶缓慢地添加需要量的聚丙烯乳液，同时剧烈搅拌。加入足够量的水以，保持该混合物为流体。该混合物加热到约80℃，保持该温度约1小时，然后冷却到室温，冷却一夜，同时持续搅拌。该混合物在入口温度230℃和出口温度90-105℃的条件下进行喷雾-干燥。各个共混物都进行了XRD、SEM、TGA和DSC分析。实施例30-35的结果汇总于表V中。
按照制备时要求往未分离合成水滑石添加聚丙烯乳液的方式，还制备了硬脂酸、辛酸、甲基丙烯酸和丙烯酸的合成水滑石-聚丙烯共混物。按照上述方式通过喷雾-干燥分离得到的共混物。
表V
合成水滑石-聚丙烯共混物
  实施例序号   有机阴离子源     百分比合成水滑石     初始的d间距     d间距     d间距百分比变化     DSC最大℃   TGC百分残留物
  33   硬脂酸1     38     26.4     17.1     -35.2     149   10.0
  35   辛酸     47     20.3     23.6     +16.3     151   16.0
  34   乙烯基乙酸     41     17.7     15.5     -12.4     150   23.9
  36   混合酸2     55     16.4     17.0     +3.7     148   26.1
  38   甲基丙烯酸3     49     13.2     15.5     +17.4     150   27.9
  37   丙烯酸3     57     16.6     13.7     -17.5     152   37.2
1采用实施例2的方法制备硬脂酸水滑石，即在有机溶剂中制备。
2混合酸由以下摩尔比构成：1.34乙酸；0.6己酸；0.8硬脂酸。
3向最终混合物中未分离合成水滑石添加聚丙烯乳液。通过加入以前分离的合成水滑石制备所有其他的物质，这些合成水滑石在添加聚丙烯乳液前再凝结。
使用较长碳链的合成水滑石，混淆了共混物组成对d间距的影响。如由分析表V可以看到的，使用硬脂酸、乙烯基乙酸和丙烯酸的合成水滑石共混物，d间距分别下降了35.2％、12.4％和17.5％，即使水滑石组成为38-57％也如此。对于辛酸、混合酸(乙酸、己酸和硬脂酸)和甲基丙烯酸，与由其得到它们的合成水滑石相比，共混物的d间距分别增加了16.3％、3.7％和17.4％。不受任何特定理论的约束，本发明人认为，这些结果表明合成水滑石与聚丙烯缺乏均匀共混，或者还认为有机阴离子的结构对共混物中d间距有不同的影响。由辛酸和混合酸(乙酸、己酸和硬脂酸)制备的聚丙烯和合成水滑石共混物的SEM显微照片呈现出甜甜圈形态。
图10是实施例34，一种由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石聚丙烯共混物的SEM显微照片，该图10没有呈现甜甜圈形态，也没有呈现可称为半卷心菜的形态。由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石-聚丙烯共混物的粒度平均为5×3埃。
如表V所示，当对阴离子重量影响进行修正时，由除乙酸根外的阴离子制成合成水滑石，它的TGA残留物百分比与共混物中水滑石的百分比相关。这些材料与由HTC-0498-10得到的材料具有类似的DSC转变温度，如第一个转变温度为148-152℃。因此在正常温度下可用聚合物处理这些材料。
尽管通过聚丙烯实施例说明了本发明水滑石与加聚聚合物的共混方法，对于本技术领域的技术人员，显而易见的是在本发明中可以使用其他加聚聚合物(poly-addition polymer)，如聚乙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。
实施例39-41在由合成甲基丙烯酸衍生的水滑石存在下，甲基丙烯酸甲酯聚合作用
在1升CHEMCO反应器中，在20磅/平方英寸氮气下进行该反应，搅拌速度是400rpm。甲基丙烯酸甲酯、由甲基丙烯酸衍生的水滑石的量和反应温度列于表VI中。在各个情况下，反应器装460毫升水、100克甲基丙烯酸甲酯和需要量的由甲基丙烯酸衍生的水滑石。先用氮气清洗反应器，然后加压。0.5克AIBN(2，2-偶氮二异丁腈)引发剂和表面活性剂(Aerosol OT 75％，2.5克，由Cytec Industries获得)溶于470克甲基丙烯酸甲酯中，该溶液以88毫升/小时泵入(加料)反应器中，而该反应器已预热到70℃。该反应一直进行到搅拌变得很困难，这是因为固体产物成团。这时，停止甲基丙烯酸甲酯加料，保持该温度约30分钟，让任何残留的甲基丙烯酸甲酯反应。反应器冷却到室温后，取出聚合物片，在室温下优选地在通风橱中风干。得到聚合物的量列于表VI中。
表VI
在由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石存在下甲基丙烯酸甲酯聚合
  实施例序号   甲基丙烯酸甲酯克   由甲基丙烯酸得到的水滑石克   反应温度℃ 反应时间小时     生成的聚合物克   DSC，℃最大     TGA百分残留物
  39   364   30   72-84 4     341   122.258     3.9
  40   306   10   75-90 4     256   115.372     1.6
  41   264   30   75-85 4     229   114.374     7.5
由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石与甲基丙烯酸甲酯共聚合证明可以制备母料。然后可由这些母料制备与加聚聚合物，如聚丙烯的共混物。使用Aerosol OT表面活性剂，预计该共聚物在进行该反应的水中均匀成浆。在所有实施例中，仅在聚合反应开始时才出现成浆作用。当提高聚合物量时，悬浮粒子聚结成球或块，因为搅拌困难迫使很早终止聚合反应。得到的产物是一种黄褐色的韧而硬的聚合物。
如由表VI所看到的，产物的TGA分析表明以残留物百分比计，由甲基丙烯酸甲酯衍生的水滑石的变化水平(1.6％-8％)。该百分比表示样品中所有碳源被挥发后留下的氧化铝和镁的量。具有最高起始重量百分比的水滑石的实施例得到最高残留物百分比。第一个DSC转变温度(114-122℃)仅仅是小的发散峰，不能代表真实聚合物转变温度。第二转变温度在370℃，可能归因共聚物的相变，这可能表明在聚合物应用中需要更高的处理温度。这些聚合物在甲苯、乙酸乙酯，在有限的程度上在二氯甲烷中溶解或形成透明凝胶。有最少量的由甲基丙烯酸衍生的合成水滑石(通过TGA分析，1.6％残留物)的共聚物，最容易溶于甲苯中。含有这种共聚物的溶液进行干燥时，得到了具有良好粘附特性的透明薄膜。
实施例42嵌入氨基酸的水滑石与马来酸改性聚丙烯的复合
本发明嵌入氨基酸的合成水滑石对于制备本发明无机共混聚合物是特别有效的。在一个优选的具体实施方案中，在加入溶剂时，嵌入氨基酸的合成水滑石能自行分层。优选地，根据该具体实施方案，当嵌入氨基酸的合成水滑石在从合成中分离时，它保持着浆体、悬浮物或糊的状态。在这个具体实施方案中，嵌入氨基酸的水滑石从合成中分离出来，并维持着分层状态。可选择地，嵌入氨基酸的合成水滑石在分离后进行干燥，接着加到溶剂中使其自行分层。在另一个具体实施方案中，该水滑石以浆体、悬浮物或糊剂形式加入熔化聚合物中。因为嵌入氨基酸的合成水滑石能自行分层，所以它能更容易地分散在共混聚合物中，不需要使用相容剂。尽管不需要相容剂，但本发明这个具体实施方案的嵌入氨基酸的合成水滑石可以与相容剂分子一起使用。
在一个具体实施方案中，嵌入氨基酸的合成水滑石可与改性加聚聚合物复合。优选地，该改性加聚聚合物是酸改性的聚烯烃，如马来酸改性聚丙烯。水滑石可以与酸改性聚合物单独复合，或与改性或未改性聚合物混合物复合。根据一个优选的具体实施方案，嵌入氨基酸的合成水滑石与熔化酸改性聚烯烃，例如马来酸改性聚丙烯复合，生成嵌入氨基酸的合成水滑石和酸改性聚烯烃的“母料”。然后，这种“母料”可以与未改性加聚聚合物复合，得到最终的纳米复合材料。
不希望受任何理论的约束时，人们认为嵌入氨基酸合成水滑石的胺官能团与改性聚烯烃的酸部分进行反应，生成酰胺或酰亚胺。这样，水滑石实际上与聚合物结合，从而改善水滑石在纳米复合材料中的分散作用。
在一个有加热套的600毫升金属烧杯中，往166.7克标称6重量％(10.0克)6-氨基己酸为基的水滑石浆体添加10克UNITE 1000马来酸改性聚丙烯。用高速(8000rpm，最大)Gifford-Wood均质混匀机进行混合，该均质混匀机插在可调变压器中，使混合速度可以调节。边搅拌边加热该混合物。混合/加热继续直到混合物变稠，得到稠的糊状物质。然后，这种物质从烧杯中取出，风干。一部分这种风干物质经研磨后，进行XRD分析。
UNITE 1000磨细样品和50/50UNITE/水滑石混合材料，以及由一批用8重量％浆体制备的水滑石得到的湿和风干水滑石进行了XRD分析。6重量％浆体的粘性不足以能以湿态进行XRD分析，因此为比较起见使用8重量％制剂。以同样方法制备6重量％和8重量％水滑石浆体，所以预计二者之间没有任何真正差别。
图11从下到上依次显示了8重量％湿水滑石浆体；由8重量％浆体得到的水滑石风干样品；UNITE 1000样品；和50/50UNITE/水滑石混合样品的SRD扫描图。参看图11，每个扫描图的研究部分是约6°。水滑石风干样品(从下数第二个)的扫描图显示在这个部分有一个强基本峰，该峰表明一种未分层状态。在8重量％浆体扫描图(底部)没有这个峰表示水滑石处于分层状态。谈到50/50UNITE/水滑石混合的扫描图(顶部)，可以看到这个基本峰完全不存在。出现的小峰是由于UNITE1000树脂造成的。
为了对比，图12显示了水滑石结构在加热后的变化。图12从下到上显示了10重量％湿水滑石浆体、由10重量％浆体得到的水滑石风干样品；在100℃干燥的10重量％浆体样品，和在150℃干燥的10重量％浆体样品的XRD扫描图。在风干样品(从下数第二个)中，归因于6-氨基己酸的这些峰出现在约12-约37°部分。看看在100℃和150℃干燥样品的扫描图(分别是从上数第二个和第一个)，可以看到随着提高热处理，归因于6-氨基己酸的这些峰最终会消失，仅留下水滑石结构峰(氢氧化镁矿物层+层间间距)。值得注意地，在约6°的基本峰随着加热增强继续变锐，直到水滑石结构受到破坏。
回到图11，由50/50UNITE/水滑石混合物(顶部)扫描图可以看到，表示6-氨基己酸的峰依然存在。这表明水滑石结构在50/50混合物制备中没有受到破坏。此外，在约6°没有强基本峰表明水滑石完全分层。如果50/50UNITE/水滑石混合物是聚合物与未分层水滑石的简单物理混合物，那么在约6°的峰将依然存在。因此，50/50UNITE/水滑石混合物是一种真正的纳米复合材料。
为了非限制性说明，提供了上述说明本发明的具体实施方案。对于本技术领域的技术人员，显而易见的是这里所述的具体实施方案可采用不超出本发明的精神和范围的各种方式进行修改或修正。所附权利要求书将说明本发明的范围。

Claims (70)

1、一种具有下述通式的合成水滑石：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是至少一种含有酸的羧酸根的有机阴离子，该酸含有至少一种选自氮、磷、硫或卤素的杂原子。
2、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的二价阳离子源，M2+主要由Mg2+组成。
3、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的三价阳离子源，M3+主要由Al3+组成。
4、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的至少一种有机阴离子，An-包括氨基酸。
5、根据权利要求4所述的合成水滑石，其中所述的氨基酸包括4-氨基丁酸。
6、根据权利要求4所述的合成水滑石，其中所述的氨基酸包括6-氨基己酸。
7、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的水滑石能自行分层。
8、根据权利要求7所述的合成水滑石，其中所述的水滑石能可逆分层。
9、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的水滑石能可逆分层。
10、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的二价阳离子，M2+含有Mg2+和直到50％至少一种选自Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+和Mn2+的二价阳离子。
11、根据权利要求1所述的合成水滑石，其中所述的三价阳离子，M3+含有Al3+和直到50％至少一种选自Al3+、Cr3+和Fe3+的三价阳离子。
12、一种具有下述通式合成水滑石的生产方法：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是至少一种含有酸的羧酸根的有机阴离子，该酸含有至少一个选自氮、磷、硫或卤素的杂原子，所述的方法包括所述三价阳离子源，M3+与所述有机阴离子源，An-进行反应，得到中间产物，然后所述中间产物与所述二价阳离子源，M2+在水中进行反应，得到所述的合成水滑石。
13、根据权利要求12所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+与所述有机阴离子源，An-进行反应的所述步骤在水中实施。
14、根据权利要求13所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+与所述有机阴离子源，An-进行反应的所述步骤的反应时间是在温度约75-85℃下约4-约8小时。
15、根据权利要求12所述的方法，其中所述二价阳离子源，M2+与所述中间产物进行反应的所述步骤的反应时间是在温度约90℃下约4-约8小时。
16、根据权利要求12所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+与所述有机阴离子源，An-进行反应的所述步骤在有机溶剂中实施。
17、根据权利要求12所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+与所述有机阴离子源，An-进行反应的所述步骤在酸性熔体中实施。
18、根据权利要求12所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+主要由Al3+组成。
19、根据权利要求12所述的方法，其中所述三价阳离子源，M3+含有Al3+和直到50％至少一种选自Cr3+和Fe3+的三价阳离子。
20、根据权利要求12所述的方法，其中所述的二价阳离子源，M2+主要由Mg2+组成。
21、根据权利要求12所述的方法，其中所述的二价阳离子源，M2+含有Mg2+和直到50％至少一种选自Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+和Mn2+的二价阳离子。
22、根据权利要求12所述的方法，其中所述的至少一种有机阴离子源An-含有氨基酸。
23、根据权利要求22所述的方法，其中所述的氨基酸包括4-氨基丁酸。
24、根据权利要求22所述的方法，其中所述的氨基酸包括6-氨基己酸。
25、根据权利要求12所述的方法，该方法还包括分离所述合成水滑石固体与干燥所述的合成水滑石。
26、根据权利要求25所述的方法，其中使用喷雾干燥器实施所述的干燥。
27、根据权利要求12所述的方法，其中所述的合成水滑石能自行分层。
28、根据权利要求27所述的方法，该方法还包括以在溶剂中的胶体悬浮液形式分离所述的合成水滑石。
29、根据权利要求28所述的方法，其中所述的溶剂是水。
30、根据权利要求28所述的方法，其中所述的溶剂是醇。
31、根据权利要求28所述的方法，该方法还包括蒸去一部分所述的溶剂，得到所述合成水滑石的浓缩胶体悬浮液。
32、根据权利要求28所述的方法，该方法还包括蒸去一部分所述的溶剂，得到所述合成水滑石糊。
33、一种合成水滑石-加聚聚合物共混物，它含有：
至少一种加聚聚合物；和
下述通式的合成水滑石：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是至少一种含有酸的羧酸根的有机阴离子，该酸含有至少一个选自氮、磷、硫或卤素的杂原子。
34、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的二价阳离子，M2+主要由Mg2+组成。
35、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述三价阳离子，M3+主要由Al3+组成。
36、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述至少一种加聚聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯。
37、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的至少一种加聚聚合物包括马来酸改性聚烯烃。
38、根据权利要求37所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的马来酸改性聚烯烃包括马来酸改性聚丙烯。
39、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的有机阴离子An-含有氨基酸。
40、根据权利要求39所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的氨基酸包括4-氨基丁酸。
41、根据权利要求39所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的氨基酸包括6-氨基己酸。
42、根据权利要求39所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的至少一种聚合物包括马来酸改性聚烯烃。
43、根据权利要求42所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸键合呈酰胺形式。
44、根据权利要求42所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸键合呈酰亚胺形式。
45、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的水滑石能自行分层。
46、根据权利要求45所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的水滑石能可逆分层。
47、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的水滑石能可逆分层。
48、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的二价阳离子，M2+含有Mg2+和直到50％至少一种选自Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+和Mn2+的二价阳离子。
49、根据权利要求33所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的所述三价阳离子，M3+含有Al3+和直到50％至少一种选自Cr3+和Fe3+的三价阳离子。
50、一种合成水滑石-加聚聚合物共混物的生产方法，所述方法包括：
含有至少一种加聚聚合物的乳液与下式水滑石混合得到一种共混物：
              [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是至少一种含有酸的羧酸根的有机阴离子，该酸含有至少一个选自氮、磷、硫或卤素的杂原子。
51、根据权利要求50所述的方法，其中所述至少一种加聚聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯。
52、根据权利要求50所述的方法，其中所述至少一种加聚聚合物包括马来酸改性聚烯烃。
53、根据权利要求52所述的方法，其中所述的马来酸改性聚烯烃包括马来酸改性聚丙烯。
54、根据权利要求50所述的方法，该方法还包括干燥所述共混物的步骤。
55、根据权利要求54所述的方法，其中所述干燥步骤包括喷雾干燥。
56、根据权利要求50所述的方法，其中所述的有机阴离子An-含有氨基酸。
57、根据权利要求56所述的方法，其中所述的氨基酸包括4-氨基丁酸。
58、根据权利要求56所述的方法，其中所述的氨基酸包括6-氨基己酸。
59、根据权利要求56所述的方法，其中所述的至少一种加聚聚合物包括马来酸改性聚烯烃。
60、根据权利要求59所述的方法，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸反应生成酰胺。
61、根据权利要求59所述的方法，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸反应生成酰亚胺。
62、根据权利要求50所述的方法，其中所述的水滑石能自行分层。
63、根据权利要求62所述的方法，其中所述的水滑石能可逆分层。
64、根据权利要求50所述的方法，其中所述的水滑石能可逆分层。
65、一种合成水滑石-加聚聚合物共混物，它含有：
马来酸改性聚烯烃，至少一种未改性的加聚聚合物；以及
下述通式水的合成水滑石：
             [M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+[An- x/n·mH2O]x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是至少一种含有氨基酸的羧酸根的有机阴离子。
66、根据权利要求65所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的氨基酸包括4-氨基丁酸。
67、根据权利要求65所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的氨基酸包括6-氨基己酸。
68、根据权利要求65所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸键合呈酰胺形式。
69、根据权利要求65所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述的马来酸改性聚烯烃与所述氨基酸键合呈酰亚胺形式。
70、根据权利要求65所述的合成水滑石-加聚聚合物共混物，其中所述至少一种未改性聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚-1-丁烯、聚-4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯。
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