[发明专利]一种透明的硅烷改性的纳米蒙脱土分散液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种透明的硅烷改性的纳米蒙脱土分散液及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：1)硅烷水解液制备：将硅烷溶液与水混合，配制所述硅烷水解液；2)在搅拌下，将纳米蒙脱土分散于水中形成透明的分散体系；3)将步骤1)制备得到的硅烷水解液加入到步骤2)制备得到的分散体系中，并分批加入共沸溶剂，蒸馏出有机溶剂、水与共沸溶剂的共沸液；当无共沸液馏出时，任选地，除去剩余的部分或全部溶剂，得到膏状物；4)将硅烷溶液逐滴加入到步骤3)制备得到的膏状物中，即制备得到透明的硅烷改性的纳米蒙脱土分散液。所述的硅烷改性的纳米蒙脱土分散液可以应用到光学材料中，例如将该材料应用于LED封装材料中。

技术领域

本发明属于硅烷改性的纳米蒙脱土技术领域，具体涉及一种透明的硅烷改性的纳米蒙脱土分散液及其制备方法和应用。

背景技术

蒙脱土(montmorillonite)为粘土的一种，具有层状硅铝酸盐结构。蒙脱土具有层间阳离子可交换容量大、层间电荷高、片层的径厚比和比表面积大等特点，在聚合物改性、化妆品、制药、催化、涂料等方面具有广泛的应用。

蒙脱土的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体构成的，片层间距约1nm。蒙脱土晶胞中硅氧四面体中的四价硅和铝氧八面体中的三价铝分别被低价金属离子如三价铝离子和二价镁离子部分同晶置换，而使片层表面带有负电荷。这些过剩的负电荷由吸附的可交换的碱金属离子或碱土金属离子来平衡，可形成钠基、钙基等蒙脱土。

未改性的蒙脱土有较强的亲水性，但对有机溶剂、有机小分子或聚合物的亲和性和相容性较差。有机改性蒙脱土是一个改善其亲疏水性，增强其与有机物相容性，提高其应用性能的重要手段。常用的蒙脱土有机改性方法有两种：一种是利用蒙脱土层间有可交换的阳离子这一特性，采用有机阳离子进行离子交换反应进行改性(有机阳离子插层改性)；另一种则是通过蒙脱土表面的可反应基团，比如：Si-OH、Al-OH等，将有机改性剂以共价键接枝方式对蒙脱土进行改性(接枝偶联改性)。

申请号为201110298322.5的中国专利公开了一种氨基硅烷偶联剂改性纳米粘土，其是以氨基硅烷偶联剂为改性剂，改性后的粘土可分散于苯、甲苯、乙腈、四氢呋喃、环己烷、乙醚等有机溶剂中。申请号为200710080074.0的中国专利公开了一种氨基硅烷偶联剂改性的无机粘土，其采用尺寸为18微米以下的蒙脱土为原料，以氨基硅烷偶联剂为改性剂，但得到的改性产物在可见光下为不透明的。赵春贵等采用氯硅烷改性蒙脱土，硅烷成功地插层到了蒙脱土的片层间(高等学校化学学报，2003,24(5):928-931)。申请号为200810103615.1的中国专利公开了一种硅烷偶联剂改性的无机粘土，其是通过表面接枝硅烷偶联剂的方式，对其进行改性，所得到的粘土可用于制备聚合物/粘土纳米复合材料。上述现有技术中仅仅报道了改性蒙脱土的方法和所得到的改性蒙脱土，均未提及改性后的蒙脱土分散液的透明性。

众所周知，与较大尺寸的蒙脱土相比，纳米尺寸的蒙脱土作为聚合物复合成分、催化剂载体、药物载体等有很多优势。对纳米蒙脱土的有机改性也已有报道，基本可以沿用有机阳离子插层改性和接枝偶联改性的方法。但即使对亲水性的纳米蒙脱土进行有机改性，如果不控制条件，在介质环境变化和改性剂反应过程中，很容易发生团聚，不能形成在有机介质中具有良好分散性的改性纳米蒙脱土。其中，一个明显的现象就是改性后的蒙脱土不能在有机介质中形成透明的分散体系。申请号为201080037575.0的中国专利公开了一种改性粘土的分散液的制备方法，所述方法是通过四苯基鏻改性的，从而制备得到一种以水极性溶剂为主要成分的分散液体。

目前，对于硅烷改性的蒙脱土，其分散液往往都是不透明的，还没有对透明的不含水的有机介质分散体系进行报道，不透明的蒙脱土分散液对其应用范围和性能有严重的限制。

发明内容