[发明专利]一种塑料改性用纳米膨润土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料(主要是塑胶材料)改性领域，具体涉及一种塑改性用纳米膨润土及其制备方法。该纳米膨润土可用于塑胶材料阻燃增韧增强改性，尤其是应用于结晶型塑料，在其改性后的阻燃性和各方面的力学性能最为理想。

背景技术

20世纪80年代中期开始，随着纳米技术的兴起，纳米材料(1～100nm)由于其尺寸效应和界面效应对材料的性能产生重要的影响而呈现出许多奇特的性质，已逐渐在电子、计算机、航空航天、生物、环保、化工、医学等各个领域得到广泛应用。特别是以纳米尺寸无机层状态物质作为主体材料来制备夹层纳米复合材料，可极大地改善原有性能或呈现出新的优异特性，所以该方面的研究一直很热。

膨润土是一种重要的非金属矿产，世界总储量为13亿吨。主要生产膨润土的国家有美国、中国、俄罗斯、意大利、希腊、印度和德国等，我国的膨润土储量仅次于美国，居世界第二位，现开采量为200万吨左右。从结构上看，膨润土是一种很好的天然无机层状物质，而且由于基层片之间常吸附一些水合阳离子，可通过离子交换实现有机化，能够用于与有机材料(特别是塑胶材料)的复合。但天然黏土层间含有大量水化无机阳离子，只能与少数水溶性聚合物相容并形成纳米复合材料，如聚氯化乙烯(PEO)，聚乙烯醇(PVA)等。对于其它大多数聚合物，由于它们亲水性小而不能与天然粘土形成有效的纳米复合材料。这需要选用合适的有机改性剂交换黏土层间无机阳离子，使粘土达到有机化目的，并具有一定的耐热性，以便应用于塑料改性加工。另外作为一种纳米级的无机粉体，一直难以解决的问题是纳米粉体的表面能过大，极易团聚，不好分散，甚至无法使用，膨润土与有机高分子材料之间的相容性很差，复合后界面不牢，材料性能很差。

该项目运用特有的一套纳米科学技术和加工工艺，对膨润土进行了机械细化，再经过特殊化学助剂插层处理，使层间距大大增加，最后通过界面修饰和包覆，大大改善了纳米膨润土的分散性能，并使之与高分子材料(主要是塑料)具有很好的相容性，界面结合牢固，改性后塑料性能优异。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种经特殊有机化插层处理，层间距扩大到2.7mm以上，耐温达280℃，应用于塑料改性，与高分子材料(主要是塑胶材料)相容性好，易分散的塑料改性用纳米膨润土。

本发明的另一目的是提供上述塑料改性用纳米膨润土的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种塑料改性用纳米膨润土，制备方法如下：

(1)提纯并酸化增白

将一定重量的天然膨润土，缓慢置于已加入10倍该膨润土重量的水容器中，并高速搅拌1.5h以上，静置6h以上，除去下层的粗砂，然后再加入占天然膨润土重量2.5-3.5％的分散剂，加入PH调节剂，控制体系的PH值为3-6，对其高速搅拌后，进一步分离粒度较细的碎屑矿物(长石、碳酸盐等)，反复操作2-4次，得到膨润土浆料或悬浮液，对其干燥后粉磨过1000目筛，得到提纯土。

(2)钠化处理

称取一定重量经上述步骤(1)制得的提纯土，缓慢倒入盛有10倍该提纯土重量的水容器中，加入占提纯土重量15％以上的钠化处理剂，在70℃的温度下，反应4h以上，并高速搅拌。将钠化后的膨润土烘干后，用球磨机研磨，过1000目筛，得到纳基膨润土。

(3)插层有机化处理

称取一定重量经上述步骤(2)制得的纳基膨润土，缓慢倒入盛有10倍该纳基膨润土重量的水容器中，同时高速搅拌40分钟以上，悬浊液经置8h以上，使其形成钠基膨润土的水分散液，在该溶液中加入占纳基膨润土重量8-12％的阳离子改性剂，并加入PH调节剂，控制溶液体系的PH值为8-10，搅拌并加热到80℃，继续搅拌1.5h以上，过滤干燥，研磨后过1000目筛，得到的粉末即为有机膨润土。

(4)表面修饰

将上述步骤(3)制得的有机膨润土加入高速搅拌机，再加入占该有机膨润土1％-5％重量的表面处理剂，在不低于1000转/分钟的高速搅拌下进行表面修饰处理。

(5)包覆

经上述步骤(4)处理后的膨润土不需取出，再加入占该膨润土1-5％重量的分散剂，在不低于1000转/分钟的高速搅拌下进行包覆处理，即得塑料改性用纳米膨润土成品。

上述技术方案中有关内容解释如下：

上述方案中，步骤(1)所述分散剂为六偏磷酸钠；

上述方案中，步骤(1)所述PH调节剂为盐酸、硝酸等酸性调节剂，需控制体系的PH值为3-6；