[发明专利]包含聚合物和层状化合物的复合物及其制备方法和应用

说明书

背景技术

技术领域

本发明揭示包含聚合物和层状化合物的复合物及其制备方法和应用。本发明更具体揭示剥离层状化合物以制备聚合物复合物的方法。

背景技术

合成聚合物材料广泛用于制造从医疗器械到食品容器的各种最终用途制品。由聚合物材料和层状化合物组成的纳米复合物是一类新颖的常表现出所需特征的材料(例如改善的机械和/或物理性质)。在聚合物基质中引入层状化合物的程度影响纳米复合物表现出的特征。制备这些材料的挑战之一是难以实现层状化合物高度剥离到聚合物基质中。在本文中，剥离是指层状材料脱层，从而形成无规的层或片。因此，希望开发一种将层状化合物剥离到聚合物基质中的改进的方法。

发明内容

本发明揭示一种方法，该方法包括将苯乙烯聚合物和层状化合物挤出配混，形成复合物，对该复合物进行取向以产生取向的复合物，其中层状化合物包括天然粘土、合成粘土、天然胶体、合成胶体、天然溶胶、合成溶胶、天然凝胶、合成凝胶、天然烟气、合成烟气或它们的组合。

本文还揭示一种制备取向膜的方法，该方法包括挤出配混苯乙烯聚合物和粘土，产生纳米复合物，将该纳米复合物浇铸成膜，并使该膜在至少一个方向上取向。

附图简要说明

为了更完整地理解本发明及其优点，下面结合附图提供以下简要说明和详细说明，其中相同的附图标记表示相同的部分。

图1是制备层状化合物/聚合物复合物的方法的示意图。

图2是实施例1的样品在加工方向上的拉伸应力随时间变化的曲线。

图3和4是实施例1的样品的X射线衍射图谱。

图5是实施例1的样品的水蒸气透过率(WVTR)和氧透过率(OTR)的图。

图6是实施例1的样品在20°和60°的光泽的图。

图7是实施例1的样品的雾度百分数的图。

发明详述

本发明揭示的是包含一种或多种层状化合物和一种或多种聚合物材料的层状化合物/聚合物复合物(LCPC)及其制备方法和应用。在一个实施方式中，LCPC是复合材料；或者，LCPC是纳米复合材料。在本文中，“复合材料”指由两种或更多种具有明显不同的物理和/或化学性质并在最终结构中保持宏观独立和独特的组分材料(例如层状化合物和聚合物材料)制成的材料。在本文中，“纳米复合材料”指通过在宏观材料中引入纳米微粒产生的材料，所述宏观材料通常称为基质(例如聚合物材料)，所述纳米微粒也称为填料(例如层状化合物)。在一个实施方式中，LCPC包含具有层状填料和聚合物基质的纳米复合物。

在一个实施方式中，LCPC包含层状化合物(例如填料)，例如天然和合成粘土、溶胶、胶体、凝胶、烟气等。这种化合物可包含作为至少一个尺度小于100纳米(nm)的小颗粒的纳米微粒。在一个实施方式中，LCPC包含粘土。在本文中，粘土指天然或合成的粒径小于4微米(μm)的水合硅酸盐颗粒的聚集体，它可由各种富含硅和铝的氧化物和氢氧化物的矿物组成，包括不同量的其它组分如碱土金属和水。粘土最常由含硅酸盐的岩石化学风化形成，但是一些粘土通过水热活动形成。这些粘土可以在工业化学方法中复制。许多种粘土具有片状(层状)结构，这些层通常称为片层。这些片层有一定程度的弯曲，厚度约为1纳米，纵横比为100-1500。

在一些实施方式中，可由天然资源得到粘土；或者，粘土可包含本文中所述的化合物的合成类似物。可使用任何合适的合成类似物及其制备方法。例如，合成粘土可通过以下方式制备：向硅酸钠或铝酸钠溶液(或它们的混合物)中加入酸，或者向金属盐溶液中加入碱，或者水解金属醇盐。