[发明专利]适合用于卤化树脂及其复合材料体系的有机粘土

说明书

相关申请

本申请要求2006年2月17日提交的、名称为“适合用于卤化树脂及其复合材料体系的有机粘土”的美国临时申请号60/774,833的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及改善的有机粘土组合物，该组合物可以被加入到不同的流体和/或聚合物基材中，从而形成具有改进的材料性能的材料。

背景技术

有机粘土作为流变改性剂已广泛用于油漆和涂料、油墨、油脂、油井钻探液，还作为添加剂用于塑料中，以改善多种性能，例如屏障性能、机械性能、抗静电性能和阻燃性能。

当被加热到约250℉以上的温度时，常规的有机粘土导致卤化树脂例如PVC降解。在烘焙或混合操作过程中经常遇到这样的温度。当常规的有机粘土被并入卤化树脂例如PVC中时，在混合工艺过程中，塑料快速变黑和变脆，这通常是不希望的。这种常规的有机粘土的实例例如是34，一种用二甲基二烷基季铵化合物进行疏水性改性的膨润土粘土基的产品。

某些有机粘土当被混合到基材中时导致卤化的树脂较少降解和变色。基于二乙醇甲基烷基季铵化合物的有机粘土是实例。这种有机粘土的实例是可由Elementis Specialties得到的EA-2700和EA-2533或者可由Southern ClayProducts得到的Cloisite 30B。这三种粘土都被用二乙醇季铵化合物处理过。不过，所述有机粘土仍然使卤化的树脂劣化，这点限制了它们的应用成功性。

本发明的有机粘土/聚合物组合物在有机粘土和卤化树脂之间表现出意想不到的相容性，这里的相容性通过与现有技术的有机粘土/聚合物组合物相比，卤化树脂的降解减少而得以证实。聚合物降解影响聚合物性能，例如颜色、脆性和其它机械性能。

发明内容

本发明提供聚合物/有机粘土组合物，该组合物在有机粘土和聚合物之间具有改善的相容性，得到提高的材料性能。该组合物包含卤化的聚合物基材。还包含有机粘土组合物，其含有层状硅酸盐粘土和一种或多种季铵化合物，包括三-和四-[多]氧化烯季铵化合物，在此，“多”是指一种或多种氧化烯基团，及其醚和酯衍生物。在一种实施方式中，层状硅酸盐粘土包括与季铵阳离子进行离子交换反应而形成有机粘土的粘土。在某些实施方式中，所述聚合物/有机粘土组合物的有机粘土包含季铵化合物，例如三[2-羟基乙基]牛脂烷基铵离子，三[2-羟基乙基]氢化牛脂烷基铵离子和三[2-羟基乙基]硬脂基烷基铵离子。在一种实施方式中，所述聚合物包含卤化的聚合物，包括均聚物、共聚物以及卤化的聚合物的混合物。在另一种实施方式中，卤化的聚合物包括聚氯乙烯。

附图说明

本文包括附图，用以提供对公开内容的进一步理解，被并入本说明书并构成本说明书的一部分，该附图说明公开内容的实施方式，并与本说明书一起用以解释公开内容的原理。

图1图示说明本发明实施方式的CIE颜色测试结果。

具体实施方式

本发明的有机粘土基于层状硅酸盐粘土和三-和四-[多]氧化烯季铵化合物及其醚和酯衍生物的组合或反应产物。包含这些季铵化合物的有机粘土没有使卤化树脂降解到如对基于非烷氧基化或者甚至一烷氧基化或二烷氧基化的季铵化合物的有机粘土所观察到的程度。

本发明的有机粘土可以被并入卤化树脂中以形成可用于屏障应用，特别是用于氧气和二氧化碳的气体屏障，以及用于湿气屏障的组合物。而且，本发明的有机粘土用于卤化树脂中可以提高阻燃性。本发明的有机粘土也可以作为填料用于提高塑料机械性能或抗静电性能。所述有机粘土也可以作为流变学添加剂用于流体体系中，或者作为抗沉降添加剂。

优选的层状硅酸盐粘土是蒙脱石粘土，其是分层、片状、亲水性硅酸盐材料。在干燥状态下，几层纳米尺寸的粘土层通常堆叠在彼此顶部，这些叠层，或者触液取向胶，团聚成颗粒。但是，当干燥的粘土粉末分散于水中时，所述片状物自发地彼此分开。这种＂层的离层＂有时也被称为＂层的脱落＂。蒙脱石粘土层在片状物上带有净的负电荷，其被位于该片状物表面上的金属阳离子所中和。当金属阳离子与有机阳离子交换时形成有机粘土。该反应可以部分完成或者被驱向于完成。常常必须进行有机表面处理以改善粘土与有机体系的相容性。类似于＂原来的＂无机粘土在水中那样，有机粘土在有机体系(溶剂，聚合物)中会离层：即，现在被有机阳离子装饰的粘土层彼此分开，此时它们在所述体系中脱落下来。

本发明的纳米复合材料可以包含处于任何分散状态的有机粘土，包括团聚物、颗粒、触液取向胶或者作为完全分散的片状物及其混合物。