[发明专利]一种热塑性聚合物/粘土纳米复合材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物/粘土纳米复合材料，特别涉及到一种用于农药和化肥的聚合物/粘土纳米复合材料。

背景技术

聚合物/粘土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料。其中的粘土是一类矿物主要成份为含85-93％蒙脱土(Mont)的层状硅酸盐。其单位晶胞由两层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体组成，两者之间靠共用氧原子连接，单位晶胞表面积为2×0.515×0.89nm²，晶胞重700-800g/mol；蒙脱土粘土层内表面带有负电荷，每个负电荷占据面积0.25-2nm2，比表面积700-800m²/g。层间阳离子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等是可交换性阳离子，用长链烷基季铵盐、己二酸己二胺盐、6-氨基己酸、十二氨基酸作为插层剂。有机铵盐交换后，可使高分子链插人到层间。粘土矿物质具有阳离子交换总容量(CEC)80-200meq/100g，粘土粒径一般为40-70um，片层厚度为0.96nm，层间距离为0.2-0.5nm，插层土的层间距离增加到1.5-2.0nm。经熔体插层后粘土片层间距增加到3-5nm，粘土片层间距大时，有利于提高复合材料的性能。

96105362.3公开了掺有12-氨基月桂酸的层状粘土(如蒙脱土)再与ε-己内酰胺混合聚合，在此过程中，粘土组分一层层被剥离，分散在聚酰胺中，形成了聚酰胺和蒙脱土的分子复合材料。该方法的缺点是受蒙脱土的交换当量的限制，不能有大量的单体进入层间，在层间打开过程中其放热有限，层展开动力不足，制备分子复合材料的重复性差。

97104194.6和97104055.9分别公开了利用单体插层聚合或熔融插层制备聚对苯二甲酸乙二醇酯/粘土纳米复合材料和聚对苯二甲酸丁二醇酯/粘土纳米复合材料的方法。提高了产品的力学性能，在工程塑料领域得到广泛应用。

00107654.X公开了一种含纳米蒙脱土的聚烯烃的制备方法。其中采用的直接插层法是将单体预先插层于层状结构的无机填料中，然后聚合成高分子。

上述的单体插层聚合法和在聚合物熔体状态下插层于蒙脱土层状硅酸盐中的熔融插层法都需要对蒙脱土进行预插层处理，即利用蒙脱土层状硅酸盐层间阳离子交换反应将有机分子的阳离子插入蒙脱土层状硅酸盐层间，并增大层间距，改善粘土对聚合物的亲合性。

基于插层的纳米塑料机械强度和模量高，耐热性，阻燃性和尺寸稳定性好，化学稳定性和耐候性优良，同时又具有良好的可加工性。但上述的纳米塑料不具备生物活性。

98124542.0公开了一种使用硝酸银、氧化锌、硝酸锌等金属化合物，通过特定载体沸石附载，制成抗菌剂，直接添加在聚氯乙烯，聚乙烯等聚合物载体中，制成抗菌塑料。

01129106.0公开了纳米聚丙烯管材专用料，通过将共聚聚丙烯，有机化纳米粘土，分散剂，纳米银离子抗菌剂各组分，在固体状态下充分混合，然后在熔融状态下充分熔炼共混后，螺杆挤出造粒。

上述含有抗菌剂的专利，是在聚合物载体中，采用共混方式加入抗菌组分硝酸银等金属化合物，共混组分在载体中分散不够均匀，影响抗菌效果。

美国专利6821928公开了通过聚合物降低缓释物质扩散速率的方法，所用的生物活性物质二硝基苯胺具有除草作用。

除草剂的除草机理是根据杂草细胞的骨架主要是由微管和微丝组成，而除草剂与微管蛋白结合，抑制微管蛋白的聚合作用，导致纺锤体微管不能形成，使得细胞有丝分裂停留在前、中期，而影响正常的细胞分裂和组织发育，导致形成多核细胞，肿根。但除草剂二硝基苯胺对人体毒性太大，不适合推广使用。

发明目的

本发明的热塑性聚合物/粘土纳米复合材料，利用了聚合物和粘土复合的插层原理，克服了已有技术中通过共混方法制备抗菌塑料或聚丙烯专用料时，存在金属化合物或纳米银离子分散不够均匀甚至相分离的缺点，提供一种将生物活性物质插层在已有机化的层状粘土的空间层或通过插层剂，与粘土进行插层，然后，与聚合物在熔融条件下以共插层形式，使生物活性物质和粘土，随机均匀分散在聚合物基体中，从而形成熔融插层复合结构的聚合物/粘土纳米复合材料。同时提供一种以原位聚合的剥离插层型的聚合物/粘土纳米复合材料。本发明的热塑性聚合物/粘土纳米复合材料具有降低缓释除草剂和杀虫剂释放速率的特点。

发明内容

1.本发明的一种热塑性聚合物/粘土纳米复合材料，按重量份包含如下组分和含量：

聚合物单体           85-97