專利名稱：一種有機(jī)改性納米凹土粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工、材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種有機(jī)改性納米凹土粒子及其制備方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒又稱坡縷石或坡縷縞石。在礦物學(xué)上屬于海泡石族，其化學(xué)式為Mg5(H2O) 4 [ Si4O10I 2 ( 0H) 2，是ー種具有獨(dú)特性能的層鏈狀分子結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物。凹凸棒土(凹土)的基本結(jié)構(gòu)單元為棒狀或纖維狀單晶體，棒晶的直徑為0.01 μ m數(shù)量級(jí)，長(zhǎng)度可達(dá)O. I I μ m，由單晶平行聚集而成的棒晶束，由晶束(包括棒晶)相互聚集堆砌而形成的各種聚集體，粒徑通常為O. 01 O. Imm數(shù)量級(jí)。由于凹凸棒土獨(dú)特的晶體 結(jié)構(gòu)，使其具有許多特殊的物化及エ藝性能，如陽(yáng)離子可交換性、吸水性、吸附脫色性、大的比表面積(9. 6 36. O m2/ g)以及膠質(zhì)性和膨脹容等，使之在石油、化工、建材、造紙、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等方面得到廣泛的應(yīng)用。作為納米材料，凹凸棒土被制成超細(xì)粉末后，容易產(chǎn)生表面效應(yīng)，導(dǎo)致材料的表面積增大，表面能升高，粒子處于非穩(wěn)定狀態(tài)，各個(gè)粒子之間易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，天然凹凸棒土與非極性的聚合物的親和性很差，在聚合物基體中很難分散，因此若要將凹凸棒土應(yīng)用到材料領(lǐng)域，一般要通過(guò)有機(jī)化改性才能得到理想的相容性，起到較好的填料效果。凹凸棒土的有機(jī)改性一般采用物理吸附或化學(xué)接枝。物理法的優(yōu)點(diǎn)是最大限度的保留了凹凸棒土的天然結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是吸附的鏈段和凹凸棒土間的結(jié)合力較弱?；瘜W(xué)法分為ー步法和兩步法。一步法是直接將高濃度的功能性有機(jī)物和凹凸棒土直接混合反應(yīng)以形成化學(xué)鍵合，其缺點(diǎn)是表面接枝的功能性鏈段雜亂的附在凹凸棒土表面，對(duì)功能鏈段進(jìn)入凹凸棒土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成一道屏障，導(dǎo)致接枝率較低。兩步法則是首先將可聚合単體或引發(fā)劑接枝于凹凸棒土表面，然后可以通過(guò)控制第一歩的接枝物的反應(yīng)活性來(lái)調(diào)控第二步反應(yīng)的接枝物種類和接枝量。酸化處理工藝一般是將提純后的凹凸棒土用某種酸(如鹽酸、硫酸或硝酸)浸泡后水洗至中性，干燥，研磨過(guò)篩得到產(chǎn)品。酸化處理一方面除去了凹凸棒土中的雜質(zhì)，使孔道疏通；另ー方面使凹凸棒土表面羥基脫氫帶負(fù)電荷，使更多的羥基結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來(lái)而有利于縮合，凹凸棒土的酸處理工藝一般是作為凹凸棒土改性的前處理程序，以達(dá)到改性更徹底的目的。如 P. Pushpaletha 等(Applied Clay Science, 2011, 51: 424-430)用こ酸處理凹凸棒土制得固體酸催化劑，用作醇類化合物的こ?；磻?yīng)的催化劑。硅烷偶聯(lián)劑處理是利用于凹土表面富含的極性的-Si-OH基團(tuán)對(duì)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)作用，使之與聚合物大分子鏈彼此相聯(lián)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對(duì)高聚物較好的改性效果。如Peng Liu等(Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects,2006: 282-283，498-503)用Y -氨丙基三こ氧基硅烷對(duì)凹凸棒土進(jìn)行表面改性形成化學(xué)鍵合，利用偶聯(lián)劑的胺基團(tuán)和溴こ酰溴酰胺化參與丙烯酰胺的表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)，制得了凹凸棒土-聚丙烯酰胺納米復(fù)合材料，對(duì)污水中的Hg等重金屬離子和染料粒子有很高的吸收率。孫傳金等(非金屬礦，2008，31: 24)用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)凹凸棒土表面改性，硅烷偶聯(lián)劑的疏水鏈段成功接枝在凹凸棒土表面，凹凸棒土親油性變好。中國(guó)專利CN 101613112A公開(kāi)的ー種硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土的制備，采用烷氧基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)凹凸棒土表面改性，偶聯(lián)劑的娃氧燒基團(tuán)與凹凸棒土表面豐富的輕基之間生成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而使改性凹凸棒土與有機(jī)物之間的相互作用增強(qiáng)，擴(kuò)大了凹凸棒土的應(yīng)用范圍。凹凸棒土的等電點(diǎn)為3，通常情況下帶負(fù)電荷，因此常選用有機(jī)陽(yáng)離子表面活性劑，通過(guò)與凹凸棒土纖維晶之間的水合陽(yáng)離子相互作用達(dá)到改性的目的。如中國(guó)專利CN 101607190A公開(kāi)的ー種選擇性吸附單寧的凹凸棒土的制備，采用含有氨基的陽(yáng)離子表面活性劑如十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨等對(duì)凹凸棒土進(jìn)行超聲加熱處理對(duì)凹凸棒土表面改性，利用凹凸棒土內(nèi)部大量的羥基結(jié)構(gòu)以及陽(yáng)離子表面活性劑的“N”與單寧大量的羥基結(jié)構(gòu)之間形成較強(qiáng)的作用力來(lái)對(duì)單寧進(jìn)行選擇性吸附。中國(guó)專利CN 101195717A公開(kāi)的凹凸棒土有機(jī)表面改性方法，首先用陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)凹土表面進(jìn)行有機(jī)處理，再加入硅烷偶聯(lián)劑改性，通過(guò)二者的協(xié)同效應(yīng)，大大提高了有機(jī)表面 改性效果。Chen等采用陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)凹凸棒土進(jìn)行表面預(yù)處理，隨后丙烯酸十八酷和無(wú)規(guī)聚丙烯在凹凸棒土表面反應(yīng)，形成了一種聚合物包覆表面的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合粒子kJianjun Cnen. Mechanical Properties, Morphology, ana Crystal Structure ofPolypropylene/Chemically Modified Attapulgite Nanocomposites[J]. Journal ofApplied Polymer Science, 2011，121: 899-908)。但目前的改性方法沒(méi)有涉及將有機(jī)物與凹凸棒土在納米尺度復(fù)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種有機(jī)改性納米凹土粒子，合成方法及エ藝流程簡(jiǎn)單、可控，成本低廉、環(huán)保無(wú)污染。獲得的有機(jī)改性納米凹土粒子與有機(jī)聚合物相容性好，既可分散在水相體系中，也可分散在油相體系中，不易團(tuán)聚，且可根據(jù)不同的需求在合成的有機(jī)改性納米凹土粒子表面接枝不同官能基團(tuán)。本發(fā)明的另ー個(gè)目的在于提出上述有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，該有機(jī)改性納米凹土粒子是利用有機(jī)大分子對(duì)凹凸棒土的分子識(shí)別及誘導(dǎo)作用，通過(guò)凹凸棒土與有機(jī)大分子界面相互作用，實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的納米化及有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝，將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐瘟Ｗ踊驒E球形粒子，獲得粒徑為10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子。本發(fā)明的再ー個(gè)目的在于提出上述有機(jī)改性納米凹土粒子的應(yīng)用范圍及其應(yīng)用方法。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，是以凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的有機(jī)大分子、PH調(diào)節(jié)劑、溶劑和非必需助劑為原料，在加熱條件下，利用有機(jī)大分子對(duì)凹凸棒土的分子識(shí)別及誘導(dǎo)作用，有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝，將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐瘟Ｗ踊驒E球形粒子，獲得粒徑為10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，與有機(jī)聚合物相容性好，既可分散在水相體系中，也可分散在油相體系中，不易團(tuán)聚，且可根據(jù)不同的需求在合成的有機(jī)改性納米凹土粒子表面接枝不同官能基團(tuán)。
本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，為粒徑為10-500納米的球形粒子或橢球形粒子。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，優(yōu)選為粒徑10-300納米的球形粒子或橢球形粒子。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，凹凸棒土用量占原材料總量的2_50wt%，有機(jī)大分子用量占原材料總量的O. 5-60Wt%，溶劑用量占原材料總量的37-97wt%，pH調(diào)節(jié)劑用量占原材料總量的O. 01-10wt%，非必需助劑用量占原材料總量的0-30wt%。本發(fā)明所述的凹凸棒土，可以為凹凸棒土粉體或凹凸棒土水凝膠，用量占原材料總量的2-50wt%。本發(fā)明所述的有機(jī)大分子，為分子量為300-500000的有機(jī)物或聚合物。本發(fā)明所述的有機(jī)大分子，優(yōu)選為分子量300-100000的有機(jī)物或聚合物。本發(fā)明所述的有機(jī)大分子，表面帶有或化學(xué)修飾有可與凹凸棒土結(jié)合的親水功能基團(tuán)，如羥基、羧基、磺酸基、膦酸基、巰基、胺基、酰胺基、亞胺基，用量占原材料總量的O. 5-60wt % ο本發(fā)明所述的有機(jī)大分子，表面親水功能基團(tuán)如親水性含羥基有機(jī)大分子、親水性含羧基有機(jī)大分子、親水性含磺酸基有機(jī)大分子、親水性含膦酸基有機(jī)大分子、親水性含胺基有機(jī)大分子、親水性含亞胺基有機(jī)大分子、親水性含酰胺基有機(jī)大分子、親水性含巰基有機(jī)大分子，選用其中的1-3種，至少含有ー種酸性有機(jī)大分子。本發(fā)明中所述的有機(jī)大分子，非限定性實(shí)例為聚こニ醇、聚丙ニ醇、聚こ烯醇、羥甲基纖維素、羥こ基纖維素、羧甲基纖維素、縮こ基纖維素、聚羥基丙烯酸酷、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丁烯酸、聚丁烯ニ酸、聚こ烯基磺酸、聚丙烯基磺酸、聚こ烯基苯磺酸、聚こ烯基膦酸、聚膦酸、羥基多磷酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、聚丙ニ烯基膦酸、聚2,2-ニ羥甲基丙酸、鞣酸、植酸、殼聚糖、核酸、聚乳酸、羥基十八酸、聚2，4_ ニ羥基苯甲酸、聚ニ烯丙基胺、聚こ醇胺、聚丙烯酰胺、聚羥甲基丙烯酰胺、聚羥こ甲基丙烯酰胺、二十八烷基ニ羥こ基甲基氯化銨、ニこ醇胺鈦酸酷、三こ醇胺鈦酸酷、聚烯丙硫醇、聚硫醇、N、N-ニ烯丙基氨基--三嗪--硫醇等。本發(fā)明所述的溶劑，為水和親水性有機(jī)溶劑，至少含有水。本發(fā)明所述的溶劑，如水、醇、酮、吡咯烷酮、醇醚、醇醚酷、四氫呋喃、ニ甲基甲酰胺，至少含有水，選用其中的1-3種，用量占原材料總量的37-97wt%。本發(fā)明中所述的溶劑，非限定性實(shí)例如水、甲醇、こ醇、異丙醇、1，3-丙ニ醇、こニ醇、丙三醇、季戊四醇、丙酮、丁酮、甲基戊基酮、甲基庚基酮、N-甲基吡咯烷酮、聚こ烯吡咯烷酮、こニ醇丁醚、丙ニ醇甲醚、丙ニ醇丁醚、丙ニ醇こ醚醋酸酷、丙ニ醇丁醚醋酸酷、こニ醇丁醚醋酸酷、四氫呋喃、ニ甲基甲酰胺等。本發(fā)明中所述的pH調(diào)節(jié)劑，為可溶于水的無(wú)機(jī)堿性化合物或有機(jī)堿性化合物，選用其中的1-3種,用量占原材料總量的O. 01-10wt%。本發(fā)明中所述的pH調(diào)節(jié)劑，非限定性實(shí)例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、尿素、碳 酸鈉、碳酸鉀、醋酸鈉、醋酸鉀、草酸鉀、草酸鈉、ニこ胺、三こ胺、ニこ醇胺、三こ醇胺、I-氨基-2-丙醇、三こ烯四胺、四こ烯五胺、甲基-氨基こ基咪唑、四甲基咪唑、吡唆、苯丙醇胺
坐寸ο
本發(fā)明中所述的非必需助劑，為共沉淀劑、分散劑、粘度調(diào)節(jié)劑、消泡劑、小分子無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸等，可選用其中的ー種或幾種，用量占原材料總量的0-30wt %。本發(fā)明中所述的共沉淀劑，是向液相中加入的試劑，與被沉淀物具有弱相互作用(如靜電作用、氫鍵作用、正負(fù)電荷作用等)，能與沉淀劑協(xié)同作用使沉淀產(chǎn)生，這種試劑就叫做共沉淀劑。本發(fā)明中所述的共沉淀劑采用的非限定性實(shí)例如8-羥基喹啉、こニ酸四こ酸ニ鈉、抗壞血酸鈉、檸檬酸鈉、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁等。本發(fā)明中所述的分散劑，是在分子內(nèi)同時(shí)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性剤，采用水性涂料、水性膠黏劑生產(chǎn)中常規(guī)顏料分散劑。本發(fā)明中所述的粘度調(diào)節(jié)劑，采用水性涂料、水性膠黏劑生產(chǎn)中常規(guī)增稠劑、防沉劑、降粘劑等。
本發(fā)明中所述的消泡劑，采用水性涂料、水性膠黏劑生產(chǎn)中常規(guī)水性消泡劑。本發(fā)明中所述的小分子無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸，采用的非限定性實(shí)例如鹽酸、硫酸、磷
酸、醋酸、草酸等。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，是先將凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的大分子有機(jī)物、溶劑共混，加入PH調(diào)節(jié)劑和非必需助劑，將混合體系的pH調(diào)節(jié)至f 14，在50°C -300°C條件下，反應(yīng)1-1000小時(shí)，通過(guò)凹凸棒土與有機(jī)大分子界面相互作用，實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的納米化及有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝，將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑶蛄Ｗ樱@得粒徑為10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，優(yōu)選先將凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的大分子有機(jī)物、溶劑共混，加入PH調(diào)節(jié)劑和非必需助劑，將混合體系的pH調(diào)節(jié)至3 14，在70°C _250°C條件下，反應(yīng)1-600小時(shí)，通過(guò)凹凸棒土與有機(jī)大分子界面相互作用，實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的納米化及有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝,將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑶蛄Ｗ?，獲得粒徑為10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，凹凸棒土用量占原材料總量的2-50wt %，有機(jī)大分子用量占原材料總量的O. 5-60wt %，溶劑用量占原材料總量的37-97wt%, pH調(diào)節(jié)劑用量占原材料總量的O. 01-10wt%，非必需助劑用量占原材料總量的0-30wt% ο本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子，可用作涂料、塑料、橡膠、膠黏劑、光電材料、醫(yī)藥材料、吸附分離材料等的功能性添加劑。本上述發(fā)明有機(jī)改性納米凹土粒子的制備過(guò)程中沒(méi)有提及但可能涉及的其它エ藝條件，可以同常規(guī)的有機(jī)改性無(wú)機(jī)粒子的制備條件。本發(fā)明提出的有機(jī)改性納米凹土粒子及其制備方法，其優(yōu)點(diǎn)是采用本方法合成有機(jī)改性納米凹土粒子，エ藝流程簡(jiǎn)單、可控，成本低廉、環(huán)保無(wú)污染。獲得的有機(jī)改性納米凹土粒子與有機(jī)聚合物相容性好，既可分散在水相體系中，也可分散在油相體系中，不易團(tuán)聚，且可根據(jù)不同的需求在合成的有機(jī)改性納米凹土粒子表面接枝不同有機(jī)官能基團(tuán)，可用作涂料、塑料、橡膠、膠黏劑、光電材料、醫(yī)藥材料、吸附分離材料等的功能性添加剤。除非另有指明，本文中使用的所有百分比和比率均以重量計(jì)。


圖I是原始的凹凸棒土的透射電鏡(TEM)照片，圖中顯示凹凸棒土的基本結(jié)構(gòu)單元為棒狀或纖維狀單晶體。圖2是通過(guò)本發(fā)明方法制備的ー種有機(jī)改性納米凹土粒子的透射電鏡(TEM)照片，圖中顯示出有機(jī)改性納米凹土粒子為球形或橢球形納米結(jié)構(gòu)。圖3是原始的凹凸棒土和有機(jī)改性納米凹土粒子的X-射線衍射(XRD)分析圖，圖中顯示出原始的凹凸棒土為結(jié)晶體結(jié)構(gòu)，而有機(jī)改性納米凹土粒子為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。圖4是原始的凹凸棒土和有機(jī)改性納米凹土粒子的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析圖，圖中顯示出原始的凹凸棒土為含有硅、鋁、鎂等無(wú)機(jī)元素的紅外光譜峰，而有機(jī)改性納米凹土粒子的紅外光譜結(jié)構(gòu)圖中除含有硅、鋁、鎂等無(wú)機(jī)元素外，還含有碳-碳鍵等有機(jī)物的結(jié)構(gòu)峰。
具體實(shí)施例方式下列實(shí)施例進(jìn)ー步描述和證明了本發(fā)明范圍內(nèi)的優(yōu)選實(shí)施方案。所給的這些實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，不可理解為是對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例I :
稱取20gl0%的凹凸棒土水溶膠置于燒杯中，超聲分散IOmin,使體系分散均勻，再加入2克聚こニ醇、I克羧甲基纖維素、5克聚丙烯酸、62克去離子水、10克異丙醇，攪拌分散30分鐘，加入10%氫氧化鈉水溶液，將體系的pH值調(diào)節(jié)到3，升溫至80°C，恒溫?cái)嚢?00小吋，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。實(shí)施例2
稱取IOg凹凸棒土粉體、I克檸檬酸鈉、I克抗壞血酸鈉，加入50克水、10克N-甲基吡咯烷酮、3克草酸，置于燒杯中，攪拌分散I小時(shí)，再加入I克殼聚糖、I克聚こ烯基膦酸、20克去離子水、3克丙ニ醇丁醚醋酸酷，攪拌分散I小時(shí)，加入1:1的尿素和碳酸鈉，將體系的PH值調(diào)節(jié)到6，將上述混合液轉(zhuǎn)移至一個(gè)密閉容器中，升溫至120°C，恒溫反應(yīng)120小時(shí)，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。實(shí)施例3
稱取20g凹凸棒土粉體、2克BYK-P104分散劑、I克8-羥基喹啉、20克水、10克丙ニ醇丁醚、5克聚こ烯吡咯烷酮，置于燒杯中，攪拌分散I小時(shí)，再加入10克鞣酸、5克ニこ醇胺鈦酸酷、20克去離子水、7克ニ甲基甲酰胺，攪拌分散I小時(shí)，加入10%氨水，將體系的pH值調(diào)節(jié)到9，將上述分散液轉(zhuǎn)移至密閉容器中，升溫至180°C，恒溫?cái)嚢?0小時(shí)，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。實(shí)施例4
稱取40g凹凸棒土粉體、I克六偏磷酸鈉分散劑、I克PE-100分散潤(rùn)濕劑、I克濃硫酸、10克水、20克丙ニ醇，置于燒杯中，攪拌、超聲分散I小吋，再加入17克植酸、5克聚烯丙硫醇、5克こニ醇丁醚醋酸酷，攪拌分散I小時(shí)，加入苯丙醇胺，將體系的pH值調(diào)節(jié)到12，將上述分散液轉(zhuǎn)移至密閉容器中，升溫至250°C，恒溫?cái)嚢?小時(shí)，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。實(shí)施例5 稱取40gl0%的凹凸棒土水溶膠、5克蘋果酸鈉、5克こ醇、I克醋酸、I克草酸、置于燒杯中，攪拌分散30分鐘，再加入10克聚こ烯醇、30克聚甲基丙烯酸、2克聚乳酸、I克BYK-420防沉劑、5克去離子水，攪拌分散I小時(shí)，加入5%氫氧化鉀水溶液，將體系的pH值調(diào)節(jié)到8，將上述分散液轉(zhuǎn)移至密閉容器中，升溫至120°C，恒溫100小時(shí)，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。實(shí)施例6
稱取5g凹凸棒土、O. 5克磷酸、30克水、5克異丙醇，置于燒杯中，攪拌分散30分鐘，再加入30克聚こ烯基膦酸、25克鞣酸、4. 5克去離子水，攪拌分散I小時(shí)，加入5%草酸鉀水溶液，將體系的PH值調(diào)節(jié)到5，將上述分散液轉(zhuǎn)移至密閉容器中，升溫至80°C，恒溫?cái)嚢?000小時(shí)，取出反應(yīng)產(chǎn)物，分離洗滌，即可得到有機(jī)改性納米凹土粒子。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)改性納米凹土粒子，其特征是包含凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的有機(jī)大分子、PH調(diào)節(jié)劑、溶劑和非必需助劑，利用有機(jī)大分子對(duì)凹凸棒土的分子識(shí)別及誘導(dǎo)作用，有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝，將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐瘟Ｗ踊驒E球形粒子，獲得粒徑為·10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子，其中， 凹凸棒土為凹凸棒土粉體或凹凸棒土水凝膠， 有機(jī)大分子為分子量為300-500000的有機(jī)物或聚合物，表面帶有或化學(xué)修飾有可與凹凸棒土結(jié)合的親水功能基團(tuán)為羥基、羧基、磺酸基、巰基、胺基、酰胺基或亞胺基，具體為親水性含羥基有機(jī)大分子、親水性含羧基有機(jī)大分子、親水性含磺酸基有機(jī)大分子、親水性含胺基有機(jī)大分子、親水性含亞胺基有機(jī)大分子、親水性含酰胺基有機(jī)大分子或親水性含巰基有機(jī)大分子，選用其中的1-3種，至少含有ー種酸性有機(jī)大分子， 溶劑為水或水與親水性有機(jī)溶劑的混合溶液，至少含有水， PH調(diào)節(jié)劑為可溶于水的無(wú)機(jī)堿性化合物或有機(jī)堿性化合物， 非必需助劑為共沉淀劑、分散劑、粘度調(diào)節(jié)劑、消泡劑、小分子無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸等，選用其中的ー種或幾種， 上述原料中 凹凸棒土用量占原材料總量的2-50wt%， 有機(jī)大分子用量占原材料總量的O. 5-60wt%, 溶劑用量占原材料總量的37-97wt%， pH調(diào)節(jié)劑用量占原材料總量的O. 01-10wt%, 非必需助劑用量占原材料總量的0-30wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)改性納米凹土粒子，其特征是親水性有機(jī)溶劑為醇、酮、吡咯烷酮、醇醚、醇醚酷、四氫呋喃或ニ甲基甲酰胺中的ー種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)改性納米凹土粒子，其特征是pH調(diào)節(jié)劑為可溶于水的無(wú)機(jī)堿性化合物或有機(jī)堿性化合物，具體為無(wú)機(jī)氫氧化物、堿性碳酸鹽、有機(jī)胺、有機(jī)銨鹽，選用其中的1-3種。
4.一種如權(quán)利要求I所述的有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，其特征是具體步驟為先將凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的大分子有機(jī)物、溶劑共混，加入PH調(diào)節(jié)劑和非必需助齊U，將混合體系的PH調(diào)節(jié)至1-14，在50°C _300°C條件下，反應(yīng)1-1000小時(shí)，通過(guò)凹凸棒土與有機(jī)大分子界面相互作用，實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的納米化及有機(jī)-無(wú)機(jī)納米自組裝，將凹凸棒土的棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑶蛄Ｗ?，獲得粒徑為10-500納米的有機(jī)改性納米凹土粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)改性納米凹土粒子的制備方法，其特征是凹凸棒土用量占原材料總量的2-50wt%，有機(jī)大分子用量占原材料總量的O. 5-60wt%，溶劑用量占原材料總量的37-97wt%，pH調(diào)節(jié)劑用量占原材料總量的O. 01-10wt%，非必需助劑用量占原材料總量的0-30wt%。
6.權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的有機(jī)改性納米凹土粒子在作為涂料、塑料、橡膠、膠黏齊U、光電材料、醫(yī)藥材料、吸附分離材料等的功能性添加劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工、材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)改性納米凹土粒子及其制備方法，它包含凹凸棒土、帶有功能基團(tuán)的有機(jī)大分子、pH調(diào)節(jié)劑、溶劑和非必需助劑。利用有機(jī)大分子對(duì)凹凸棒土的分子識(shí)別及誘導(dǎo)作用，制備有機(jī)改性納米凹土粒子。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)改性納米凹土粒子的合成方法及工藝流程簡(jiǎn)單、可控，成本低廉、環(huán)保無(wú)污染。獲得的有機(jī)改性納米凹土粒子與有機(jī)聚合物相容性好，既可分散在水相體系中，也可分散在油相體系中，不易團(tuán)聚，且可根據(jù)不同的需求在合成的有機(jī)改性納米凹土粒子表面接枝不同官能基團(tuán)，可用作涂料、塑料、橡膠、膠黏劑、光電材料、醫(yī)藥材料、吸附分離材料等的功能性添加劑。
文檔編號(hào)C09C3/08GK102690535SQ201210185618
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者林作川, 武利民, 游波, 趙英聚 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)