[发明专利]一种环氧基有机改性蒙脱土的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种环氧基有机改性蒙脱土的制备方法及应用，该制备方法包括：(1)将环氧氯丙烷溶解于有机溶剂，加入长链叔胺，进行加成反应得到环氧季铵盐；(2)将天然蒙脱土分散于去离子水，得蒙脱土悬浮液；(3)将环氧季铵盐溶解于去离子水，获得环氧季铵盐溶液；(4)将环氧季铵盐溶液滴加入蒙脱土悬浮液，通过离子交换反应对蒙脱土进行改性，得初产物；(5)对初产物进行离心、洗涤、干燥、细化，得到粉末状的环氧基有机改性蒙脱土。本发明所制备有机改性蒙脱土具有较大层间距，其同时带有活性环氧基团，可提高蒙脱土在可生物降解聚酯共混体系中的分散性，更好地起到增容、增强作用。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备领域，尤其涉及一种环氧基有机改性蒙脱土的制备方法。

背景技术

蒙脱土是一种层状硅酸盐天然矿物，地壳中储量丰富，应用领域广阔。其硅酸盐片层表面带负电，层间吸附着大量阳离子，依靠层间的静电作用堆积成团。特殊的片层结构决定了蒙脱土的独特性质，如较大的比表面积、良好的离子交换能力及亲水疏油性等。作为一种硅酸盐无机填料，蒙脱土的亲水疏油性限制了它在聚合物中的应用，但其特殊的结构又赋予了它巨大的有机改性潜力。

为了增大蒙脱土层间距，便于聚合物分子链的插入，通常利用带有长链烷基的季铵盐、季膦盐等阳离子改性剂对蒙脱土进行有机改性。改性后蒙脱土在部分聚合物体系中分散良好。公告号CN110079019A的中国专利公开一种增韧改性的PA-PP(尼龙-聚丙烯)混合树脂材料及其制备方法，以稀土偶联剂对蒙脱土表面进行改性处理，之后在聚丙烯熔融接枝马来酸酐中引入改性处理后的蒙脱土，以提高共混物的相容性和力学性能。

总体来说，为了起到增容、增强效果，改性蒙脱土一方面需要具备较大的层间距，便于聚合物分子链插；另一方面需要和聚合物基体存在相互作用。为达到目的，往往需要对蒙脱土进行多次改性或者在加工时添加其他增容剂，工艺繁琐。而且，目前的改性蒙脱土在聚乳酸等可生物降解聚酯体系中分散性较差，增容增强作用不明显，缺乏工业化应用潜力。

发明内容

为解决背景技术所指出的问题，本发明提供了一种环氧基有机改性蒙脱土的制备方法及应用。

本发明提供的一种环氧基有机改性蒙脱土的制备方法，包括：

(1)将环氧氯丙烷溶解于有机溶剂，加入长链叔胺，经加成反应得到环氧季铵盐；

(2)将天然蒙脱土分散于去离子水，得到蒙脱土悬浮液；

(3)将环氧季铵盐溶解于去离子水，获得环氧季铵盐溶液；

(4)将环氧季铵盐溶液滴加入蒙脱土悬浮液，通过离子交换反应对蒙脱土进行改性，得初产物；

(5)对初产物进行离心、洗涤、干燥、细化，得到粉末状的环氧基有机改性蒙脱土。

本发明对溶解环氧氯丙烷的有机溶剂不做特别限制，只要能溶解环氧氯丙烷且不与长链叔胺反应的有机溶剂均可，例如乙醇、甲醇或者两者的混合溶剂。本发明中，步骤(1)中进行搅拌的转速为100～500r/min，步骤(4)中进行搅拌的转速为200～1000r/min。

本发明所制备环氧基有机改性蒙脱土的环氧值为1mol/100g～10mol/100g，环氧值指每100g环氧基有机改性蒙脱土中环氧基团的物质的量。

步骤(1)中反应温度优选60℃～70℃，反应时间优选3h～5h，环氧氯丙烷和长链叔胺摩尔比优选为1.2:1～1.5:1。

作为优选，天然蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土中的一种或两种的组合。

进一步的，长链叔胺为带有一条或多条长链烷基的叔胺；长链叔胺优选为C₁₂～C₁₈烷基二甲基叔胺，例如，十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺中的一种或多种的组合；也可以为双十八烷基甲基叔胺。