[发明专利]一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法及其在改性高分子纳米复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法及其在改性高分子纳米复合材料中的应用，涉及高分子材料技术领域，利用碳酸氢盐的结晶及其受热分解产生大量气体将蒙脱土的层间距撑大，再将其与高分子材料改性时，能使熔融的高分子材料更容易进入蒙脱土片层之中进行插层，得到大层间距及性能优良的蒙脱土改性高分子纳米复合材料，本发明可应用于蒙脱土改性高分子纳米复合材料的制备。

【技术领域】

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法及其在改性高分子纳米复合材料中的应用。

【背景技术】

蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，因其来源广泛、价格低廉，且具有独特的层状结构和良好的力学性能，已成为制备新型高性能聚合物、纳米复合材料的重要无机原料。然而天然蒙脱土在实际应用中性能往往不够理想，因其亲水性较强、有机相容性不佳，需要对其进行一定的改性处理，目的就在于降低表面能，使蒙脱土层间由亲水性变为亲油性，同时使其层间距增大，有利于高分子链或单体进入层间，从而制备出剥离形式的纳米复合材料。

在蒙脱土的改性过程中，最常用的方法有溶液插层法、原位聚合法和熔融插层法3种。溶液插层法存在工艺复杂、成本高等缺点，且一般反应时间较长；原位聚合法技术复杂，实施灵活性差；而熔融插层中高温会引起季铵盐的降解，造成有机化改性达不到预期效果。因此，需要对现有工艺加以改进。

【发明内容】

本发明为了解决现有技术存在的问题而提出了一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法，利用碳酸氢盐结晶及其受热分解产生大量气体将蒙脱土的层间距撑大，得到大层间距及性能优良的蒙脱土改性高分子纳米复合材料。

本发明还提供了一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法在改性高分子纳米复合材料中的应用，其工艺简便，可用于纳米复合材料大量生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种碳酸氢盐扩大蒙脱土层间距的方法，包括以下步骤：

(1)向去离子水中加入碳酸氢盐，搅拌使其充分溶解，得到均匀的碳酸氢盐溶液；

(2)取一定量的步骤(1)的碳酸氢盐溶液，加入一定量的未改性蒙脱土，用搅拌器充分搅拌溶胀，得到均匀分散液；

(3)将步骤(2)的均匀分散液置于0℃～15℃冷水浴中，以600～1400r/min 的搅拌速度进行搅拌并将一定量的无水乙醇慢慢加入其中，使碳酸氢盐充分结晶析出得混合液，将混合液转入布氏漏斗中进行真空抽滤，得到蒙脱土和碳酸氢盐的固体混合物；

(4)将步骤(3)的固体混合物继续用无水乙醇洗涤3～6次后，置于80℃的真空干燥箱中进行干燥10～15小时，研磨得蒙脱土粉末；

(5)将硅烷偶联剂、无水乙醇以重量百分比1:1的比例进行混合得混合溶剂，取取一定量的混合溶剂加入到步骤(4)干燥研磨后的蒙脱土粉末中，并将其置于80℃的高速混合机中进行混合，混合后置于100℃的干燥箱中干燥处理 12h，得到改性蒙脱土；

(6)按一定量的质量配比将热塑性高分子树脂、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂和步骤(5)中得到的改性蒙脱土加入高速混合机中，温度控制在50～70℃，混合3～5分钟后，加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选包装后，得蒙脱土改性高分子纳米复合材料。

优先的，步骤(1)中所述碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或两种的混合，且所述碳酸氢盐溶液的质量百分比浓度≥10％，加入碳酸氢盐水溶液的目的是将未改性蒙脱土进行溶胀。

优先的，步骤(2)中所述碳酸氢盐溶液与所述未改性蒙脱土质量比为 (3～10)：1。