專利名稱:鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種有機(jī)高分子復(fù)合材料及其制備方法,具體說是一種蒙脫土納米復(fù)合材料的母料及其制備方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)在有用蒙脫土作母料的,但應(yīng)用范圍較窄,如專利號(hào)為“03137638.X”的名稱為“一種高有機(jī)蒙脫土含量的有機(jī)蒙脫土母料及其制備方法”,該母料可作為通用塑料的母料,如聚氯乙烯、聚丙烯及工程塑料如尼龍-6的改性母料,應(yīng)用范圍窄。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料及其制備方法,它應(yīng)用范圍寬,適用于制備更多高分子聚合物,應(yīng)用它可制備多種納米復(fù)合材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用聚氨酯彈性體與有機(jī)鈉基蒙脫土的相容性好,在高溫、高剪切混煉的條件下可直接插層有機(jī)鈉基蒙脫土層間,制備高有機(jī)鈉基蒙脫土含量的、以適應(yīng)與多種高分子聚合物組配的納米復(fù)合材料的母料。本發(fā)明利用聚氨酯彈性體在常溫下似硫化橡膠的彈性,而在高溫下又能注塑,有似熱塑性塑料的特性,它是兼有橡膠和塑料兩種性質(zhì)的母料。
本發(fā)明的母料由如下重量份數(shù)的原料制成有機(jī)鈉基蒙脫土50-60份、聚氨酯彈性體20-50份、接枝共聚物0-10份。
上述母料的進(jìn)一步配比為有機(jī)鈉基蒙脫土55份、聚氨酯彈性體45份、接枝共聚物6份。
上述有機(jī)鈉基蒙脫土是鈉基膨潤(rùn)土,PH值為8.5-10.2,用陽離子交換容量為100--150mmol/100g的雙甲基雙十八烷基胺、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飽和鹽酸插層處理的。
所述的聚氨酯彈性體是聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體。
所述的接枝共聚物是聚氨酯彈性體接枝馬來酸酐制備的。
有機(jī)鈉基蒙脫土母料的制備將聚氨酯彈性體與有機(jī)鈉基蒙脫土按前述比例在混煉機(jī)上混煉,混合溫度控制在70-85℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為136r/min,混煉10min-15min后,加入0-10份的接枝共聚物混煉10min-15min,置于擠出機(jī)中熔融擠出,擠出溫度控制在200-220℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min,制粒,烘干即得到有機(jī)鈉基蒙脫土母料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1本發(fā)明有機(jī)鈉基蒙脫土的高含量母料,鈉基蒙脫土含量高達(dá)50%以上,可用于高分子聚合物,通用于塑料、工程塑料、天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體制備納米復(fù)合材料,也可用于對(duì)樹脂、涂料、油漆、合成纖維、膠類的改性母料;還可以在橡膠加工中、塑煉時(shí)加工成納米生膠,再加工成硫化膠,可制備高性能剝離型納米復(fù)合橡膠。經(jīng)試驗(yàn),添加本發(fā)明的母料,在聚酯型、熱塑性聚氨酯彈性體中完全剝離,共拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性、耐油性及脆化溫度均有明顯提高。2、本發(fā)明的母料作為一種應(yīng)用面寬的納米填料與其他層狀硅酸鹽制備的母料的優(yōu)點(diǎn)在于鈉基蒙脫土的可塑性高,界面結(jié)合強(qiáng),具有優(yōu)異的物理吸附能力;鈉基蒙脫土較鈣基蒙脫土有更好的陽離子交換能力。鈉基蒙脫土與有機(jī)銨鹽作用,有機(jī)銨鹽陽離子取代Na+形成R-NH3-蒙脫土復(fù)合物,交換吸附作用使鈉基蒙脫土晶層間距加大,同時(shí)使親水的納基蒙脫土更容易被有機(jī)陽離子取代,形成的取代復(fù)合物穩(wěn)定性也更強(qiáng)。鈉基蒙脫土在溫度為300-390℃陽離子交換容量中等強(qiáng)度降低,390--490℃時(shí)喪失膨脹性能,陽離子交換容量降至39mmol/100g,而鈣基蒙脫土390℃時(shí)喪失膨脹性能,陽離子交換容量降至12mmol/100g,因而,本發(fā)明使用鈉基蒙脫土適應(yīng)于熔融蒙脫土擠出高溫下制備納米復(fù)合材料,可擴(kuò)大應(yīng)用于較高熔融插層擠出溫度的高分子聚合物材料,有利于陽離子交換性的充分發(fā)揮,有利于有機(jī)插層與剝離。3、本發(fā)明的組分聚氨酯彈性體,它兼有橡膠和塑料兩種性質(zhì),既可硫化成型,又可注塑、擠出、吹塑成型,還可澆注成型,可填入更多品種的高分子聚合物中共混使用,還可填入用物理力學(xué)性能改性的聚合物中,如用玻纖增強(qiáng)的尼龍-6、尼龍-66、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺熱塑性彈性體等。4、本發(fā)明的母料可反復(fù)熔融插層擠出,重復(fù)使用不會(huì)降低其性能,可多次回收使用制備納米復(fù)合材料。5、本發(fā)明制備的母料加入量低,約4-12%,用少量母料可制大量產(chǎn)品,成品為粒狀,可稱取直接填入,使用方便。6、用本母料生產(chǎn)的聚氨酯彈性體比現(xiàn)有的產(chǎn)品成本低,如四川晨光新科塑膠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚酰胺熱塑性彈性體,牌號(hào)為H-TPEE等價(jià)格在5.8萬/噸以上,用本發(fā)明母料生產(chǎn)的納米聚酯類熱塑性彈性體與聚酰胺熱塑性彈性體比其性能的各指標(biāo)基本相同用途基本一致,一般價(jià)格在2.8萬/噸左右。
表1 本發(fā)明母料生產(chǎn)的納米聚氨酯彈性體與現(xiàn)有產(chǎn)品性能對(duì)比表具體實(shí)施方式
本發(fā)明母料的配比實(shí)施例1有機(jī)鈉基蒙脫土50份、聚氨酯彈性體50份、接枝共聚物8份。
實(shí)施例2有機(jī)鈉基蒙脫土55份、聚氨酯彈性體45份、接枝共聚物6份。
實(shí)施例3有機(jī)鈉基蒙脫土60份、聚氨酯彈性體30份、接枝共聚物4份。
實(shí)施例4有機(jī)鈉基蒙脫土52份、聚氨酯彈性體48份。
有機(jī)鈉基蒙脫土的制備稱取100g鈉基蒙脫土分次分散在4000ml蒸餾水中,溫度為80-90℃,攪拌10min后形成均勻的懸浮液為止,稱取110g雙甲基雙十八烷基胺和24ml飽和鹽酸在80℃熱水中混合,倒入鈉基蒙脫土懸浮液,在高速攪拌機(jī)上攪拌10min后出現(xiàn)白色有機(jī)鈉基蒙脫土沉淀;將有機(jī)鈉基蒙脫土用去離子水沖洗、過濾、烘干、粉碎,用320目篩篩過,得有機(jī)鈉基蒙脫土粉末。
接枝共聚物的制備聚氨酯彈性體接枝馬來酸酐,接枝量按1∶1的聚氨酯彈性體與馬來酸酐配比,在擠出機(jī)上進(jìn)行,擠出前稱取馬來酸酐重量的2%石蠟油在碾磨機(jī)上碾磨,碾磨10min,然后稱取聚氨酯彈性體重量的2%雙2.5(2.5-二甲基-2.5-叔丁基過氧)乙烷作為引發(fā)劑,將聚氨酯彈性體與馬來酸酐及引發(fā)劑共混,在擠出機(jī)中熔融擠出,擠出溫度在200-220℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min,擠出的樣條放入涼水中冷卻,冷卻后截切樣條,烘干后備用。
有機(jī)鈉基蒙脫土母料的制備將聚氨酯彈性體與有機(jī)鈉基蒙脫土各加50份,按比例1∶1在混煉機(jī)上混煉,混合溫度控制在70-85℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為136r/min,混煉10min-15min后,加入8份的接枝共聚物混煉10min-15min,置于擠出機(jī)中熔融擠出,擠出溫度控制在擠出溫度在200-220℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min,制粒,烘干即得到有機(jī)鈉基蒙脫土母料。
權(quán)利要求
1.一種鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料,其特征在于本母料由如下重量份數(shù)的原料制成有機(jī)鈉基蒙脫土50-60份、聚氨酯彈性體20-50份、接枝共聚物0-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料,其特征在于本母料由如下重量份數(shù)的原料制成有機(jī)鈉基蒙脫土55份、聚氨酯彈性體45份、接枝共聚物6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料,其特征在于它的有機(jī)鈉基蒙脫土是鈉基膨潤(rùn)土,PH值為8.5-10.2,用陽離子交換容量為100--150mmol/100g的雙甲基雙十八烷基胺、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飽和鹽酸插層處理的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料,其特征在于它的聚氨酯彈性體是聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料,其特征在于它的接枝共聚物是聚氨酯彈性體接枝馬來酸酐制備的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料的制備方法,其特征在于將聚氨酯彈性體與有機(jī)鈉基蒙脫土按前述比例在混煉機(jī)上混煉,混合溫度控制在70-85℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為136r/min,混煉10min-15min后,加入0-10份的接枝共聚物混煉10min-15min,置于擠出機(jī)中熔融擠出,擠出溫度控制在200-220℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min,制粒,烘干即得到有機(jī)鈉基蒙脫土母料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈉基蒙脫土納米復(fù)合材料的母料及其制備方法,它由如下重量份數(shù)的原料制成有機(jī)鈉基蒙脫土50-60份、聚氨酯彈性體20-50份、接枝共聚物0-10份。制備方法是將聚氨酯彈性體與有機(jī)鈉基蒙脫土按前述比例在混煉機(jī)上混煉,混合溫度為70-85℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為136r/min,混煉10min-15min后,加入接枝共聚物混煉10min-15min,置于擠出機(jī)中熔融擠出,擠出溫度為200-220℃,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min,制粒,烘干即得到本母料。本母料應(yīng)用范圍廣,成本低,用本發(fā)明的母料生產(chǎn)的復(fù)合材料,其拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性、耐油性及脆化溫度均有明顯提高。
文檔編號(hào)C08K9/00GK1884374SQ200610101239
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者劉春祥 申請(qǐng)人:劉春祥