CN1884374A - 钠基蒙脱土纳米复合材料的母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钠基蒙脱土纳米复合材料的母料及其制备方法，它由如下重量份数的原料制成：有机钠基蒙脱土50－60份、聚氨酯弹性体20－50份、接枝共聚物0－10份。制备方法是将聚氨酯弹性体与有机钠基蒙脱土按前述比例在混炼机上混炼，混合温度为70－85℃，转子转速为136r/min，混炼10min－15min后，加入接枝共聚物混炼10min－15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度为200－220℃，转子转速60r/min，制粒，烘干即得到本母料。本母料应用范围广，成本低，用本发明的母料生产的复合材料，其拉伸强度、撕裂强度、抗冲击强度、耐热性、耐溶剂性、耐油性及脆化温度均有明显提高。

Description

钠基蒙脱土纳米复合材料的母料及其制备方法

技术领域  本发明涉及一种有机高分子复合材料及其制备方法，具体说是一种蒙脱土纳米复合材料的母料及其制备方法。

背景技术  现在有用蒙脱土作母料的，但应用范围较窄，如专利号为“03137638.X”的名称为“一种高有机蒙脱土含量的有机蒙脱土母料及其制备方法”，该母料可作为通用塑料的母料，如聚氯乙烯、聚丙烯及工程塑料如尼龙-6的改性母料，应用范围窄。

发明内容  本发明的目的在于提供一种钠基蒙脱土纳米复合材料的母料及其制备方法，它应用范围宽，适用于制备更多高分子聚合物，应用它可制备多种纳米复合材料。

本发明的技术方案如下：

本发明采用聚氨酯弹性体与有机钠基蒙脱土的相容性好，在高温、高剪切混炼的条件下可直接插层有机钠基蒙脱土层间，制备高有机钠基蒙脱土含量的、以适应与多种高分子聚合物组配的纳米复合材料的母料。本发明利用聚氨酯弹性体在常温下似硫化橡胶的弹性，而在高温下又能注塑，有似热塑性塑料的特性，它是兼有橡胶和塑料两种性质的母料。

本发明的母料由如下重量份数的原料制成：

有机钠基蒙脱土50-60份、聚氨酯弹性体20-50份、接枝共聚物0-10份。

上述母料的进一步配比为：有机钠基蒙脱土55份、聚氨酯弹性体45份、接枝共聚物6份。

上述有机钠基蒙脱土是钠基膨润土，PH值为：8.5-10.2，用阳离子交换容量为100--150mmol/100g的双甲基双十八烷基胺、三甲基十八烷基胺、三甲基十六烷基胺、三甲基十二烷基胺上述四者之一和饱和盐酸插层处理的。

所述的聚氨酯弹性体是聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。

所述的接枝共聚物是聚氨酯弹性体接枝马来酸酐制备的。

有机钠基蒙脱土母料的制备

将聚氨酯弹性体与有机钠基蒙脱土按前述比例在混炼机上混炼，混合温度控制在70-85℃，转子转速为136r/min，混炼10min-15min后，加入0-10份的接枝共聚物混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在200-220℃，转子转速60r/min，制粒，烘干即得到有机钠基蒙脱土母料。

本发明的优点在于：1本发明有机钠基蒙脱土的高含量母料，钠基蒙脱土含量高达50％以上，可用于高分子聚合物，通用于塑料、工程塑料、天然橡胶、合成橡胶、热塑性弹性体制备纳米复合材料，也可用于对树脂、涂料、油漆、合成纤维、胶类的改性母料；还可以在橡胶加工中、塑炼时加工成纳米生胶，再加工成硫化胶，可制备高性能剥离型纳米复合橡胶。经试验，添加本发明的母料，在聚酯型、热塑性聚氨酯弹性体中完全剥离，共拉伸强度、撕裂强度、抗冲击强度、耐热性、耐溶剂性、耐油性及脆化温度均有明显提高。2、本发明的母料作为一种应用面宽的纳米填料与其他层状硅酸盐制备的母料的优点在于钠基蒙脱土的可塑性高，界面结合强，具有优异的物理吸附能力；钠基蒙脱土较钙基蒙脱土有更好的阳离子交换能力。钠基蒙脱土与有机铵盐作用，有机铵盐阳离子取代Na⁺形成R-NH₃-蒙脱土复合物，交换吸附作用使钠基蒙脱土晶层间距加大，同时使亲水的纳基蒙脱土更容易被有机阳离子取代，形成的取代复合物稳定性也更强。钠基蒙脱土在温度为300-390℃阳离子交换容量中等强度降低，390--490℃时丧失膨胀性能，阳离子交换容量降至39mmol/100g，而钙基蒙脱土390℃时丧失膨胀性能，阳离子交换容量降至12mmol/100g，因而，本发明使用钠基蒙脱土适应于熔融蒙脱土挤出高温下制备纳米复合材料，可扩大应用于较高熔融插层挤出温度的高分子聚合物材料，有利于阳离子交换性的充分发挥，有利于有机插层与剥离。3、本发明的组分聚氨酯弹性体，它兼有橡胶和塑料两种性质，既可硫化成型，又可注塑、挤出、吹塑成型，还可浇注成型，可填入更多品种的高分子聚合物中共混使用，还可填入用物理力学性能改性的聚合物中，如用玻纤增强的尼龙-6、尼龙-66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺热塑性弹性体等。4、本发明的母料可反复熔融插层挤出，重复使用不会降低其性能，可多次回收使用制备纳米复合材料。5、本发明制备的母料加入量低，约4-12％，用少量母料可制大量产品，成品为粒状，可称取直接填入，使用方便。6、用本母料生产的聚氨酯弹性体比现有的产品成本低，如四川晨光新科塑胶有限责任公司生产的聚酰胺热塑性弹性体，牌号为H-TPEE等价格在5.8万/吨以上，用本发明母料生产的纳米聚酯类热塑性弹性体与聚酰胺热塑性弹性体比其性能的各指标基本相同用途基本一致，一般价格在2.8万/吨左右。

表1  本发明母料生产的纳米聚氨酯弹性体与现有产品性能对比表

具体实施方式

本发明母料的配比

实施例1：：有机钠基蒙脱土50份、聚氨酯弹性体50份、接枝共聚物8份。

实施例2：有机钠基蒙脱土55份、聚氨酯弹性体45份、接枝共聚物6份。

实施例3：有机钠基蒙脱土60份、聚氨酯弹性体30份、接枝共聚物4份。

实施例4：有机钠基蒙脱土52份、聚氨酯弹性体48份。

有机钠基蒙脱土的制备

称取100g钠基蒙脱土分次分散在4000ml蒸馏水中，温度为80-90℃，搅拌10min后形成均匀的悬浮液为止，称取110g双甲基双十八烷基胺和24ml饱和盐酸在80℃热水中混合，倒入钠基蒙脱土悬浮液，在高速搅拌机上搅拌10min后出现白色有机钠基蒙脱土沉淀；将有机钠基蒙脱土用去离子水冲洗、过滤、烘干、粉碎，用320目筛筛过，得有机钠基蒙脱土粉末。

接枝共聚物的制备

聚氨酯弹性体接枝马来酸酐，接枝量按1∶1的聚氨酯弹性体与马来酸酐配比，在挤出机上进行，挤出前称取马来酸酐重量的2％石蜡油在碾磨机上碾磨，碾磨10min，然后称取聚氨酯弹性体重量的2％双2.5(2.5-二甲基-2.5-叔丁基过氧)乙烷作为引发剂，将聚氨酯弹性体与马来酸酐及引发剂共混，在挤出机中熔融挤出，挤出温度在200-220℃，转子转速60r/min，挤出的样条放入凉水中冷却，冷却后截切样条，烘干后备用。

有机钠基蒙脱土母料的制备

将聚氨酯弹性体与有机钠基蒙脱土各加50份，按比例1∶1在混炼机上混炼，混合温度控制在70-85℃，转子转速为136r/min，混炼10min-15min后，加入8份的接枝共聚物混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在挤出温度在200-220℃，转子转速60r/min，制粒，烘干即得到有机钠基蒙脱土母料。

Claims (6)

1、一种钠基蒙脱土纳米复合材料的母料，其特征在于：本母料由如下重量份数的原料制成：

有机钠基蒙脱土50-60份、聚氨酯弹性体20-50份、接枝共聚物0-10份。

2、根据权利要求1所述的钠基蒙脱土纳米复合材料的母料，其特征在于：本母料由如下重量份数的原料制成：

有机钠基蒙脱土55份、聚氨酯弹性体45份、接枝共聚物6份。

3、根据权利要求1所述的钠基蒙脱土纳米复合材料的母料，其特征在于：它的有机钠基蒙脱土是钠基膨润土，PH值为：8.5-10.2，用阳离子交换容量为100--150mmol/100g的双甲基双十八烷基胺、三甲基十八烷基胺、三甲基十六烷基胺、三甲基十二烷基胺上述四者之一和饱和盐酸插层处理的。

4、根据权利要求1所述的钠基蒙脱土纳米复合材料的母料，其特征在于：它的聚氨酯弹性体是聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。

5、根据权利要求1所述的钠基蒙脱土纳米复合材料的母料，其特征在于：它的接枝共聚物是聚氨酯弹性体接枝马来酸酐制备的。

6、根据权利要求1所述的钠基蒙脱土纳米复合材料的母料的制备方法，其特征在于：将聚氨酯弹性体与有机钠基蒙脱土按前述比例在混炼机上混炼，混合温度控制在70-85℃，转子转速为136r/min，混炼10min-15min后，加入0-10份的接枝共聚物混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在200-220℃，转子转速60r/min，制粒，烘干即得到有机钠基蒙脱土母料。