[发明专利]含遥爪聚酯和有机粘土的纳米复合材料

说明书

背景技术

本发明通常涉及由混合遥爪离聚物(ionomeric)聚酯和有机改性的粘土制备的纳米复合材料。本发明还涉及制备该纳米复合材料的方法和由该纳米复合材料生产的制品。

层状粘土由排列成层状结构的金属硅酸盐组成，其层叠成有序的形状。向层状粘土中混合附加的材料如聚合物，以使有序层破碎成尺寸小于约100nm的颗粒，从而得到基于粘土的纳米复合材料。这使所得制品的性能得到改善，如透气性、机械性能、玻璃化转变温度等。文献中有很多聚合物-粘土纳米复合材料的例子。用于生产纳米复合材料的粘土可以是未经改性的无机粘土。可选择地，粘土可以是经有机改性的粘土。通常该纳米复合材料通过混合粘土和聚合物或混合粘土和单体然后进行原位聚合而制得。

本技术领域中已经确定为了在使用纳米复合材料时获得高机械性能，必须得到粘土的充分剥落和聚合物母体在层状硅酸盐上的强粘附性，参见Richard A.Vaia和Emmanuel P.Giannelis，Macromolecules，1997，30，8000-8009。用无规磺化的聚(对苯二甲酸丁二酯)和有机改性的粘土制备的纳米复合材料，当磺酸酯的含量低至对苯二甲酸酯基的1摩尔％时，显示全剥落(Chisholm，B.J.；Moore，R.B.；Barber，G.；Khouri，F.1；Hempsted，A.；Larsen，M.；Olson，E.；Kelley，J.；Balch，G.；Caraher，J.Macromolecules 2002，35，5508)。该纳米复合材料的机械性能，特别是杨氏模量随着由于聚合物链和粘土间的静电相互作用数值的增加而增加的磺酸酯含量而增加。然而，只有低分子量的无规磺化离聚物(ionomeric)聚(对苯二甲酸丁二酯)是通过熔体聚合得到的，这是由于无规离聚物聚合物的高熔体粘度，这会导致脆性材料。

因此，仍然需要纳米复合材料聚合物组合物，其特点是额外的加强在这些材料的新应用发展中的应用。需要发现新的纳米复合材料聚合物组合物，和由它们制备的、显示比已披露的材料有额外的优势的制品。

发明简述

一方面，本发明提供新的纳米复合材料聚合物组合物，包括至少一种遥爪聚酯；和至少一种有机粘土，其中遥爪聚酯包括磺酸根端基(sulfonateend groups)和来源于至少一种有机二羧酸和至少一种二醇的结构单元。

本发明的另一方面是提供该新纳米复合材料聚合物组合物的制备方法。

本发明的又一方面是提供含该新纳米复合材料聚合物组合物的制品。

附图说明

通过阅读以下详细描述和通过参照附图，将会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中相同的字符表示相同的部分，其中：

附图1表示与比较例1相比在制备纳米复合材料过程中分子量的降低。

附图2-5表示与非离子聚(对苯二甲酸丁二酯)相比，由遥爪磺化聚(对苯二甲酸丁二酯)导致的有机粘土的剥落。

附图6表示遥爪磺化聚(对苯二甲酸丁二酯)(实施例2、4和6)和比较例2和PBT195的DMTA图表。

发明详述

可以通过参照下述的本发明优选实施方式的详细描述和其中包括的实施例，更容易地理解本发明。在下面的说明书和权利要求中，将参照很多的术语，其定义如下。

单数形式“a”(一个)、“an”(一个)和“the(该)”包括复数的对象，除非上下文另有明确的规定。

“任选的”或“任选地”意为下面描述的事件或情况可以出现或不出现，该描述包括事件出现的情况和事件不出现的情况。

在此所用的术语“整数”表示包括零的整数。如，表述“n为从0至4的整数”意为“n”可以是从0到4的任意整数，包括0。

“分散”或“分散的”表示有机粘土颗粒在聚合物母体中的分布。

“插入的”或“插入”表示与在聚合物母体中的有机粘土的纯粹分散相比，聚合物母体和有机粘土间的较高程度的相互作用。与开始的有机粘土相比，当聚合物母体被说成插入有机粘土时，有机粘土显示出在邻近薄片(platelet)表面之间的层间间距增大。

“分层”表示通过有机粘土与聚合物母体的相互作用，粘土薄片的有序层的分离过程。

“剥落”或“剥落的”表示薄片大部分以单独态分散在聚合物母体材料中。这里，“剥落的”用于表示最高程度的薄片颗粒的分离。“剥落”表示通过在聚合物母体内插入或要不然分散有机粘土形成剥落的工艺。