[发明专利]改性的层状填料以及它们用来制备纳米复合材料组合物的用途

说明书

本申请要求于2004年12月3日提交的序列号60/632,828的权益， 将该文献的公开内容引入供参考。

发明领域

本发明涉及由层状填料和改性剂制成的改性的层状填料及其制备 方法。本发明还涉及由这些改性的层状填料和弹性体制成的纳米复合 材料组合物，其制备方法及其在制品中的用途。

发明背景

纳米复合材料已经是很多学术和工业文献的主题，这较大程度地 归因于它们能够赋予给定材料新的性能。具体来说，聚合物纳米复合 材料，如弹性体-粘土纳米复合材料，已经引起了相当大的兴趣。在此 使用的纳米复合材料或聚合物纳米复合材料通常是聚合物体系，它们 包含聚合物基体的无机颗粒，该无机颗粒具有至少一个尺度在纳米范 围内。

纳米复合材料的制备使用许多产生剥离的粘土的方法。一种最常 用的方法在于使用有机改性的蒙脱粘土。有机粘土通常经由溶液类离 子交换反应制备，该反应用工业中通常已知作为溶胀或剥离剂的有机 分子如烷基或芳基铵化合物替代存在于钠蒙脱石表面上的钠离子。参 见，例如美国专利号5,807,629、WO 02/100935和WO 02/100936。其 它背景参考文献包括美国专利号5,576,373、5,665,183、5,807,629、 5,936,023、6,121,361、WO 94/22680、WO 01/85831和WO 04/058874。

然而，许多铵类化合物的烷基链长度/类型限制了分离(例如层之 间的d间距所显示的分离)以及烷基链和聚合物骨架之间的相容性。 因此，需要用于改进改性的层状填料的新型剥离剂，以制备用于内衬 应用的具有改进的性能例如较好的阻隔性能的纳米复合材料组合物。

发明概要

在实施方案中，本发明提供包含至少一种层状填料和至少一种改 性剂的改性的层状填料，所述改性剂包含至少一个碳链长度为C₂₅-C₅₀₀的聚合物链E和铵官能化的基团。

在另一个实施方案中，本发明提供纳米复合材料组合物，包含： 弹性体组合物，和包含至少一种层状填料和至少一种改性剂的改性的 层状填料，所述改性剂包含至少一个碳链长度为C₂₅-C₅₀₀的聚合物链E 和铵官能化的基团。

在又一个实施方案中，本发明提供包含纳米复合材料组合物的制 品，所述组合物包含：弹性体组合物；包含至少一种层状填料和至少 一种改性剂的改性的层状填料，所述改性剂包含至少一个碳链长度为 C₂₅-C₅₀₀的聚合物链E和铵官能化的基团；至少一种固化剂包装 (package)；和任选地，至少一种附加的填料，任选地，至少一种交 联剂，任选地，至少一种加工助剂，任选地，至少一种塑性体；或任 选地，它们的混合物。

在任何前述实施方案中，所述铵官能化的基团可以由以下侧挂到 聚合物链E上的基团描述：

其中每个R、R¹和R²是相同或不同的并且独立地选自氢，C₁-C₂₆烷 基、烯烃或芳基，取代的C₁-C₂₆烷基、烯烃或芳基，C₁-C₂₆脂族醇或醚， C₁-C₂₆羧酸，腈，乙氧基化胺，丙烯酸酯和酯；并且其中X是铵的平衡 离子如Br^-、Cl^-或PF₆^-。

附图简述

图1示出了实施例1的改性的粘土的d间距曲线图。

图2示出了实施例2的改性的粘土的d间距曲线图。

图3示出了实施例3的改性的粘土的d间距曲线图。

图4示出了实施例4的改性的粘土的d间距曲线图。

图5示出了实施例8的改性的粘土的d间距曲线图。

图6示出了实施例10的改性的粘土的d间距曲线图。

发明详述