[发明专利]一种聚合物/水滑石纳米复合材料的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种聚合物/水滑石纳米复合材料的制备方法。

(二)背景技术

多年来，聚合物材料广泛应用于国民经济的各个领域，成为人们物质 生活中息息相关、不可或缺的材料之一。但是，聚合物材料存在刚性强度 不够、耐热性差、尺寸稳定性差、易老化、易燃等缺点，大大限制了其应 用领域，无机材料具有较好的强度、刚性、耐热、耐老化和尺寸稳定等优 点，因此，将无机材料特别是具有纳米尺寸的无机纳米粒子与聚合物材料 复合是提高聚合物材料的主要手段，当纳米粒子在聚合物中均匀分散时， 复合材料的刚性、耐热、阻燃及阻隔性能能得到明显的提高。

水滑石是一类典型的阴离子型层状化合物，其分子组成为 [M²⁺_1-xM³⁺_x(OH^-)₂]^x+(A^n-_x/n)·mH₂O，其中M²⁺为主体层板二价阳离子，M³⁺为主体层板三价阳离子，A^n-为层间阴离子。其结构由相互平行的层板构 成，层板带有永久正电荷，层间具有可交换的阴离子以维持电荷平衡。由 于水滑石所具有的独特结构和性质，被广泛的用作化学反应催化剂、吸附 材料和高分子材料的改性剂。利用水滑石层间阴离子的可交换性，可采用 有机阴离子化合物替代层间的无机阴离子，实现对水滑石的有机改性，既 增大层与层之间的间距，又使片层表面具有亲油性。通过离子交换可以获 得种类繁多的有机阴离子插层改性的水滑石，如梭酸根，烷基硫酸根，烷 基苯磺酸根，核昔酸以及氨基酸等。

采用水滑石改性聚合物，国内外已有一些专利报道。US6790895公 开了将煅烧水滑石及有机阴离子改性水滑石作为聚合物材料填料的复合 材料的制备方法。CN1563179报道了将脂肪酸或阴离子表面活性剂改性 的水滑石加入到氯乙烯的悬浮聚合过程中制备了聚氯乙烯/水滑石复合树 脂，通过原位插层实现了水滑石片层的剥离分散，所制备的复合树脂具有 明显优于纯聚氯乙烯树脂的静态和动态热稳定性。

从目前公开的专利和文献可知，制备聚合物/水滑石纳米复合材料的 主要方法是通过熔融插层和原位聚合是实现插层和剥离，往往需要先将水 滑石通过离子交换实现有机改性，再与聚合物熔融共混或原位聚合制备纳 米复合材料。这些方法属于两步复合方法，工艺路线长，而且原位聚合法 中水滑石的存在对聚合物的性质如分子量及分子量分布等造成影响。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种操作简单成本低、一步实现水滑石的有机改性 及其与聚合物的纳米复合的聚合物/水滑石纳米复合材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种聚合物/水滑石纳米复合材料的制备方法，所述方法包括：(1) 将0.1～5质量份的水滑石加入到100质量份的水中，在搅拌和超声(功率 200～800W)作用下制得水滑石悬浮液；(2)将10～50质量份的聚合物单 体、0.5～3质量份的阴离子表面活性剂和0.05～0.3质量份的引发剂加入100 质量份的水中，充分搅拌后进行聚合反应，得到聚合物乳液；所述聚合物 单体为下列之一或其中两种以上的混合：甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丁二 烯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯晴、甲基丙烯酸、丙烯酰胺；所述阴离子表面 活性剂和引发剂为常规与适用于所述聚合物单体进行聚合反应的阴离子 表面活性剂和引发剂，引发剂选用油溶性引发剂或水溶性引发剂；(3)将 体积比1～10∶1～10的水滑石悬浮液和聚合物乳液混合，室温～70℃下搅 拌1～3小时，使水滑石片层与乳胶粒子经静电吸附组装形成复合粒子， 得到混合液过滤，取滤饼洗涤、干燥，得到所述聚合物/水滑石纳米复合 材料。