[发明专利]制备硅石分散的苯乙烯聚合物纳米复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备苯乙烯聚合物-硅石纳米复合材料(复合 物)的方法。更具体地说，本发明涉及一种制备苯乙烯聚合物-硅石 纳米复合材料的方法，通过使单体混合物与分散在有机溶剂中的胶 态硅石(colloidal-silica，胶态二氧化硅)聚合而改善该复合材料的 性能。

背景技术

随着高技术工业诸如电气及电子工业、汽车工业以及飞机制造 工业的发展，已经需要适于这些工业要求的具有各种性能的新材 料。响应于该需要已经开发了聚合物纳米复合材料。

在其他纳米复合材料中，一种粘土-聚合物纳米复合材料，通过 许多现有技术专利以及出版物已经被熟知。粘土-聚合物纳米复合材 料是一种这样的复合材料，其具有约1nm的厚度和几μm至几十μm 长度的均匀分散在聚合物介质中的粘土片(clay plate)。已知即使在 粘土少量加入的情况下其也可以提高聚合物树脂的机械性能，诸如 机械强度、尺寸稳定性、以及耐热性。

由于苯乙烯树脂具有优异的物理和化学性能如抗冲击性、光 泽、流动性、透明度、以及耐化学性而被广泛使用。然而，对于一 些具有大尺寸和薄剖面(薄轮廓，thin profile)的制品，需要优异 的抗冲击性、流动性、耐热性等。响应于该需要，已经对粘土-聚合 物纳米复合材料进行了研究。一些粘土-聚合物纳米复合材料及其制 备方法被披露在美国专利第4,820,734号和第4,889,885号、以及韩 国专利申请公开第2004-74531号和第2005-56812号中。

然而，这些专利和专利申请的粘土-聚合物纳米复合材料具有不 足的性能和缺点，由于粘土颗粒在挤出和注射成型过程中可能被再 结晶；或者这些性能可能没有预期的好，因为聚合物仅被渗入有机 粘土层之间的空隙中或者这些层之间的距离变得更宽。此外，树脂 的透明度可能显著变差。

因此，本发明人已经开发了一种使用分散在有机溶剂中的胶态 硅石代替粘土来制备苯乙烯聚合物-硅石纳米复合材料的方法。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种制备苯乙烯聚合物-硅石纳米 复合材料的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种具有优异的机械性能的苯 乙烯聚合物-硅石纳米复合材料。

本发明的又一个目的在于提供一种具有优异的透明度的苯乙 烯聚合物-硅石纳米复合材料。

本发明的又一个目的在于提供一种具有优异的加工性能和模 压性能(可塑性，moldability)的苯乙烯聚合物-硅石纳米复合材料。

下面将讨论可以由本发明获得的目的和其他优点。

发明内容

根据本发明的制备苯乙烯聚合物-硅石纳米复合材料的方法包 括以下步骤：使0.5至30重量份的分散在第一有机溶剂中的胶态硅 石分散于100重量份的单体混合物中，以及使所得的混合物聚合， 其中该单体混合物包括按重量计50％至80％的芳香族乙烯基单体 和按重量计20％至50％的氰化物乙烯基单体(氰化乙烯基单体， cyanide vinyl monomer)。

胶态硅石中的硅石颗粒具有小于100nm的尺寸。每100wt％ 的硅石，硅石中的O₂含量为20wt％至40wt％。该第一有机溶剂是 选自由甲醇、异丙醇、乙二醇以及甲基乙基酮(丁酮，methyl ethyl ketone)组成的组中的一种。

芳香族乙烯基单体选自由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、 叔丁基苯乙烯、氯苯乙烯(chlorostyrene)、以及它们的衍生物组成 的组。

氰化物乙烯基单体是选自由丙烯腈、甲基丙烯腈、以及乙基丙 烯腈(ethacrylonitrile)组成的组中的一种。

在使混合物聚合的步骤中，溶液聚合是优选的。溶液聚合包括 将10至40重量份的第二有机溶剂加入到100重量份的单体混合物 中。该第二有机溶剂选自由醇、石油醚、乙苯(乙基苯)、甲苯、 二甲苯、四氯化碳、氯仿以及甲基乙基酮(丁酮，methylethylketone) 组成的组。

本发明包括根据该方法制备的苯乙烯聚合物-硅石纳米复合材 料。

下面，将详细地论述本发明。

附图说明

图1是用电子显微镜拍摄的根据本发明的实施例1的苯乙烯聚 合物-硅石纳米复合材料的显微照片。