[发明专利]蒙脱土的改性方法及纳米复合微发泡材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及到蒙脱土的改性方法及纳米复合微发泡材料的制备方法。

背景技术

纳米复合材料(nanocomposites)指的是分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。由于纳米材料具有较大的比表面积，从而使纳米复合材料的性能显著优于相同组分常规复合材料的机械性能。聚合物纳米复合材料可定义为：分散相的大小为纳米级(1～100nm)的超微细分散体系与聚合物基体复合所得到的材料，称为聚合物-纳米复合材料，这类材料就是由聚合物和无机相进行复合而得到的。由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等的特点，与高分子材料复合可以明显改善高分子材料的物理机械性能、热稳定性、气体阻隔性、阻燃性、导电性和光学性能等。

蒙脱土的主要成分是蒙脱石，属于2∶1型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由两层硅氧四面体中间夹一个铝氧八面体构成，两者之间靠共用氧原子连接，整个片层约厚1nm，长宽各约100nm。八面体空隙中的Al³⁺常被低价的Mg²⁺、Na⁺置换；四面体空隙中的Si⁴⁺被Al³⁺置换，由于低价的阳离子代替了高价的阳离子，使结构层产生多余的负电荷。为了保持电中性，在结构层除水外，存在较大半径的阳离子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。据统计，世界蒙脱土的总储量为25亿吨，其中钙基蒙脱土约占70％-80％。这些阳离子是可交换的，使这些蒙脱土矿物质具有离子可交换性、吸水性、膨胀性、吸附性等一系列很有价值的特性。正是由于蒙脱土中阳离子的可交换性使得亲水性的蒙脱土能够改性成为有机蒙脱土；使得蒙脱土这种天然的纳米级层状硅酸盐粘土能够广泛的应用于高分子领域。蒙脱土最常用的改性剂是季胺盐类的物质，使用的蒙脱土原土则以钠基蒙脱土为主，季胺盐类物质的改性蒙脱土的效果在许多聚合物/蒙脱土纳米复合材料中都得到了印证。

但由于聚氯乙烯的热稳定性差，加工时易发生脱除HCl反应，生成不饱和共轭多烯，导致制品变色、变硬、烧焦。经实验证明，季胺盐改性的蒙脱土应用到聚氯乙烯中，季胺盐会在加工温度下发生分解，产生挥发性的氨及酸性低分子物质诱发聚氯乙烯进一步脱除HCl，进而导致了聚氯乙烯材料的变色降解，因此严重限制了蒙脱土在聚氯乙烯材料中的应用。

聚氯乙烯微发泡材料是以聚氯乙烯树脂为基体，加入适量的稳定剂、发泡剂，利用挤出机一次性挤出、泡孔均匀的发泡材料。聚氯乙烯微发泡材料在外观和性能上与天然木材极为相似，素有“合成木材”的美誉。且聚氯乙烯微发泡材料在现实应用中的多个方面起到了代替木材的作用。如一些仿木地板、护墙板、顶板、汽车、家具用板等方面都用到聚氯乙烯微发泡材料。聚氯乙烯微发泡材料之所以用途如此之大，在于它存在以下的一些优势：

(1)聚氯乙烯微发泡材料的密度为普通聚氯乙烯板的1/2-1/4，单位体积耗料少，成本低。

(2)强度高、寿命长。由于微孔结构的稳定性保证了材料的力学性能，微发泡无残余应力，尺寸稳定性好。冲击性能相对聚氯乙烯材料而言有明显的提高。

(3)聚氯乙烯微发泡材料相对于木材具有耐腐蚀、耐湿、阻燃、隔热等独特的性能。应用领域突破了木材的局限。

(4)聚氯乙烯发泡材料易加工，可以根据不同的用途加工成各种规格。易进行粘结和类似木材的锯、刨、钻、削等。

本发明利用了一种新型的蒙脱土的改性剂，成功的将蒙脱土进行有机化改性，并将有机蒙脱土用于增强增韧聚氯乙烯微发泡材料，制备得到的聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合微发泡材料能有效提高聚氯乙烯微发泡材料的综合性能。因此，本发明具有很大的实用意义和价值。

发明内容

本发明的目的针对传统的蒙脱土改性剂会促使聚氯乙烯(PVC)降解的缺点，提供一种蒙脱土的改性方法及纳米复合微发泡材料的制备方法，使用本发明改性方法得到的纳米复合微发泡材料不会促使聚氯乙烯降解。

本发明的目的还在于，针对聚氯乙烯微发泡材料综合性能较低，将纳米复合材料增韧增强技术应用到微发泡材料当中，制备出一种综合性能优良的纳米复合微发泡材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明目的在于提供了一种改性方法：

一种蒙脱土的改性方法，包括以下步骤：

(1)将蒙脱土与水混合制成悬浮液；

(2)将蒙脱土的悬浮液加热至50～100℃，先后加入季膦盐，搅拌2～5小时；