专利名称：：一种介孔分子筛相容剂及其制备共混物的方法
技术领域：
：本发明涉及一种化学相容剂，特别涉及一种介孔分子筛相容剂及其制备共混物的方法。
背景技术：
：制备两种聚合物的共混物通常是为了将各种聚合物所特有的性能结合到共混物，以寻求聚合物的独特的性能。但是，对于大部分高分子共混物体系来说都是不相容的，简单的共混是不能满足应用要求的，需要对共混物进行增容改性，加入第三组分作为增容剂是提高相容性最常用的方法。迄今为止，作为增容剂应用的材料几乎都是有机材料(嵌段共聚物或表面改性剂)。近几年，用刚性无机纳米粒子作为增容剂已经成为一种新的增容概念提出。由于普通的无机纳米粒子内部无孔隙，其与聚合物的结合仅能靠表面的黏结作用，且无机纳米粒子的团聚作用十分明显。付强等，用纳米Si02粒子，一种刚性无机粒子，增容聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS，70/30)共混体系，SEM直观地证明了加入纳米Si02粒子起到了增容作用，但是随着加工时间的增加，体系相容性又变差。付强等人在PP/PS(70/30)共混体系中加入有机改性蒙脱土(OMMT)，通过SEM观察发现，PS相粒径明显减小，表明OMMT对PP/PS体系有增容效果，但是研究发现，未经处理的蒙脱土加入到共混体系时，没有起到增容作用。
发明内容本发明的目的在于克服无机纳米粒子不易与聚合物基体相结合的缺点，解决聚合物基体与无机纳米粒子间的界面结合问题，提出一种新型的相容剂一纳米介孔分子筛及其制备方法。该相容剂实现聚合物基体与介孔的内外联结，提高共混物的机械性能。本发明的目的是通过以下技术方案实现的-一种介孔分子筛相容剂，其介孔分子筛以表面活性剂为模板剂，利用溶胶一凝胶乳化或微乳化化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。所述的一种介孔分子筛相容剂，其介孔分子筛分为无孔道和有孔道结构，形状以规则球形为主，平均粒径为80100nm;无孔道结构为，没有经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模板剂；有孔道结构为，经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内无模板剂，孔道为规则有孔道或无规则有孔道结构，孔径为250nm。一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其制备步骤为高速共混机上共混10min，将相容剂与两不相容聚合物共混均匀；经精密计量器喂入双螺杆挤出机；控制挤出机的挤出温度，待挤出机中的料软化后，经塑化、熔融反应后，挤出、冷却、切粒；注射成型。所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其双螺杆挤出机有2台或以上的精密计量器和精确的温度控制装置；螺杆挤出机的挤出温度，由料筒至机头依次为:165。C、180°C、190°C、200°C、200°C、195°C，螺杆转速为120rpm。所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其注射成型温度，由加料段到喷嘴依次为:17(TC、190°C、210°C、200°C，注射压力和保压压力均为注塑机最大注射压力的35%，注射时间为10S，冷却时间为35S。所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其共混物由相容剂和两种不相容聚合物组成，包括下列组分，各组分按质量份数的组分为聚合物共混组成共混组成物的百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明的优点与效果是1.本发明提供了一种相容剂添加量小于10%的共混物制备方法，在制备过程中不需要添加分散剂，偶联剂等助剂，工艺简单，生产成本低。2.本发明介孔分子筛分为有孔道和无孔道结构，都能够使共混物的机械性能提高，两相间的黏结力增加，起到了相容剂的作用。图1为有孔道结构的纳米分子筛的增容原理图2为无孔道结构的纳米分子筛的增容原理图3为PP/PS/MCM-41(无孔)拉伸强度图4为pp-g-MA/PS/SBA-15(无孔)拉伸强度图5为pp-g-MA/SPS/MCM-48(无孔)拉伸强度图6为PP/PS/MCM-41(有孔)(80/20/0)SEM照片；图7为pp/PS/MCM-41(有孔)(80/20/3)SEM照片；图8为PP-g-MA/PS/SBA-15(有孔)(80/20/0)SEM照片；图9为PP-g-MA/PS/SBA-15(有孔)(80/20/3)SEM照片；图10为PP-g-MA/SPS/MCM-48(有孔)(80/20/0)SEM照片；图11为PP-g-MA/SPS/MCM-48(有孔)(80/20/3)SEM照片。具体实施例方式本发明所提供照片中的文字不清晰不影响对本发明的理解。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。介孔分子筛以表面活性剂为模板剂，利用溶胶一凝胶乳化或微乳化等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。如图1、2所示，对于有孔道的介孔分子筛，由于具有独特的孔道结构，聚合物分子链可以进入到孔道中去，进入到孔道的分子链活动受到空间的限制，导致聚合物被迫要相容，从而分散相的尺寸减小，使得界面变得模糊，黏结力增大，相容性大大提高；聚合物分子链其余部分留在了孔道外，充当了嵌段共聚物，共聚物上的两聚合物链段分别和两基体聚合物有很好的相容性，也起到了很好的增容效果；对于没有孔道的介孔分子筛，由于孔道内填充着活性模板剂，当其延伸到孔口，与基体中两聚合物的分子链相互缠结在一起，使分子链联结，增加了两聚合物的相容性。本发明的相容剂包括介孔分子筛，根据化学组成不同，分为硅基和非硅基两大类，以及一系列介孔分子筛的金属和金属氧化物系列。根据不同的表面活性剂和不同的组装路线，硅基分子筛可分为M41S系列，SBA系列，HMS系列，MSU系列，KIT系列和ZSM系列等及其金属氧化物介孔物质。主要的硅基介孔分子筛如下1)MCM-41、MCM-48、MCM-50、MCM-56以及MCM-22禾HMCM-49分子筛等M41S系列。2)SBA-1、SBA-16、SBA-2、SBA-3、SBA-15分子筛等SBA系列。3)MSU-X、MSU-V、MSU-G、MSU-H、MSU-S分子筛等MSU分子筛系列4)其他系列分子筛，如ZSM-5、ZSM-23、ZSM-35、HZSM系列及FSM-16等。5)新型分子筛，用P123-SDS-CTMAB三重表面活性剂作为模板剂合成一种新型的中孔空洞球形硅基分子筛。非硅基介孔分子筛包括碳分子筛CMK-1、CMK-2、CMK-3、CMK-5、SUN-2。上述各种系列的分子筛包括有孔道和无孔道结构，平均粒径粒径为80IOO画。不相容的聚合物基体包括1)各种非极性的不相容高分子聚合物(如PP，PS，PE等)；2)各种极性的不相容高分子聚合物，包括带有酰胺基团、腈基、酯基、卤素等的聚合物；从非极性改良后变为极性的高分子聚合物(如PS经磺化处理后为极性的SPS;各种聚合物的接枝物，如PP-g-MA，PP-g-AAm等)。本发明的共混物，由上述相容剂和上述任意两不相容聚合物组成，包括下列组分，各组分按质量份数的组分为聚合物共混组成共混组成物的百分比非极性/非极性/相容剂10/90/020/80/050/50/080/20/090/10/0(如PP/PS/介孔分子筛)10/90/0.520/80/0.550/50/0.580/20/0.590/10/0.5极性/非极性/相容剂(如PP-g-MA/PS/介孔分子筛)10/90/120/80/150/50/180/20/190/10/1极性/极性/相容剂10/90/320/80/350/50/380/20/390/10/3(如PP-g-MA/SPS/介孔分子筛)10/90/520/80/550/50/580/20/590/10/5其制备方法如下1)高速共混机上共混10min，将相容剂与两不相容聚合物共混均匀；2)经精密计量器喂入双螺杆挤出机；3)控制挤出机的挤出温度，待挤出机中的料软化后，经塑化、熔融反应后，挤出、冷却、切粒；4)注射成型。5)双螺杆挤出机有2台或以上的精密计量器和精确的温度控制装置。螺杆挤出机的挤出温度，由料筒至机头依次为:165。C、180°C、190°C、200°C、200°C、195°C，螺杆转速为120rpm。6)注射成型温度，由加料段到喷嘴依次为:170。C、190°C、210°C、200°C，注射压力和保压压力均为注塑机最大注射压力的35%，注射时间为10S，冷却时间为35S。实施例lMCM-41(无孔/有孔)作为相容剂，非极性/非极性聚合物不相容体系，例PP/PS/MCM-41的制备。共混物的组成(总计50g)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>将50g的共混物放入高速共混机中共混10min，经精密计量器喂入挤出机中，待挤出机中的料软化后，经塑化、熔融反应后，挤出、冷却、切粒，最后注射成型。在挤出过程中严格控制温度控制挤出机的挤出温度，螺杆挤出机的挤出温度，由料筒至机头依次为:165。C、180°C、190°C、200°C、200°C、195°C，螺杆转速为120rpm。注射成型温度，由加料段到喷嘴依次为:170。C、190°C、210°C、200°C，注射压力和保压压力均为注塑机最大注射压力的35%，注射时间为10S，冷却时间为35S。PP/PS/MCM-41(无孔)的抗拉强度如图3所示，随着分子筛含量的增加，抗拉强度随着增大，当分子筛的含量为1%时达到最大值。表明分子筛确实起到了增容的作用，提高了两相间的黏结力，共混物的抗拉强度得到了提高。PP/PS/MCM-41(有孑L)的SEM照片如图6、7所示，未填加分子筛时如图6，两相成海岛结构，界面清晰可见，分散相尺寸大约为5um。加入3%的分子筛后如图7，两相界面变得模糊不清，分散相尺寸明显减小，大约为2.51!111;分散相PS颗粒两端联结着连续相PP，或者被连续相包埋。说明了分子起到了相容剂的作用，增加了两相间的黏结力，促进两相间的增容。实施例2SBA-15(无孔/有孔M乍为相容剂，极性/非极性聚合物不相容体系，例如PP-g-MA/PS/SBA-15的制备。共混物的组成(总计50g)PP-g國MAPSSBA-15PP-g-MA/PS/SBA-15(无孑L/有孔)(80/20/0)40100PP-g-MA/PS/SBA-15(无孑L/有孔)(80/20/0.5)39.89.950.25PP-g-MA/PS/SBA-15(无孑L/有孔)(80/20/1)39.69.90.5PP-g-MA/PS/SBA-15(无孑L/有孔)(80/20/3)38.89.71.5PP-g-MA/PS/SBA-15(无孑L/有孑L)(80/20/5)389.52.5具体的制备过程如实施例l。PP-g-MA/PS/SBA-15(无孔)的抗拉强度如图4所示，抗拉强度随着分子筛含量的增加而增加，但是在分子筛含量为1%时略有下降。抗拉强度的增加，说明了两相的相容性提高了，分子筛起到了增容的作用。未填加分子筛时如图8.，加入分子筛后，PP-g-MA/PS/SBA-15(有孔)(80/20/3)的SEM照片如图9所示，颗粒状的分散相被连续相包埋后和连续相连接在一起，提高了两相间的相容性。实施例3MCM-48(无孔/有孔)作为相容剂，极性/极性聚合物不相容体系，例如PP-g-MA/SPS/MCM-48的制备。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>具体的制备过程如实施例l。PP-g-MA/SPS/MCM-48(无孔)的抗拉强度如图:5所示，抗拉强度随着分子筛含量的增加而增加，含量为3%时达到最大值，之后逐渐趋于平衡。说明分子筛不是加入的量越多，增容的效果就越明显。未填加分子筛时如图io，填加分子筛后，PP-g-MA/SPS/MCM-48(有孑L)(80/20/3)的SEM照片如图11所示，两相的形态发生了明显的改变，说明两相间的黏结力增加了，相容性提咼了。权利要求1.一种介孔分子筛相容剂，其特征在于介孔分子筛以表面活性剂为模板剂，利用溶胶—凝胶乳化或微乳化化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。2.根据权利要求l所述的一种介孔分子筛相容剂，其特征在于介孔分子筛分为无孔道和有孔道结构，形状以规则球形为主，平均粒径为80100nm;无孔道结构为，没有经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模板剂；有孔道结构为，经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内无模板剂，孔道为规则有孔道或无规则有孔道结构，孔径为250nm。3.—种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其特征在于制备步骤为高速共混机上共混10min，将相容剂与两不相容聚合物共混均匀；经精密计量器喂入双螺杆挤出机；控制挤出机的挤出温度，待挤出机中的料软化后，经塑化、熔融反应后，挤出、冷却、切粒；注射成型。4.根据权利要求3所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其特征在于双螺杆挤出机有2台或以上的精密计量器和精确的温度控制装置；螺杆挤出机的挤出温度，由料筒至机头依次为:165。C、180°C、190°C、200°C、200°C、195°C，螺杆转速为120rpm。5.根据权利要求3所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其特征在于注射成型温度，由加料段到喷嘴依次为:17(rC、19(TC、21(rC、20(rC，注射压力和保压压力均为注塑机最大注射压力的35%，注射时间为IOS，冷却时间为35S。6.根据权利要求3所述的一种介孔分子筛相容剂制备共混物的方法，其特征在于共混物由相容剂和两种不相容聚合物组成，包括下列组分，各组分按质量份数的组分为聚合物共混组成共混组成物的百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>全文摘要一种介孔分子筛相容剂及其制备共混物的方法，涉及一种化学相容剂。介孔分子筛以表面活性剂为模板剂，利用溶胶—凝胶乳化或微乳化等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。具有稳定特性明显，不需要改性，加工方便等特点。以介孔分子筛为相容剂制备共混物的步骤为高速共混机上共混10min，将相容剂与两不相容聚合物共混均匀；经精密计量器喂入双螺杆挤出机；控制挤出机的挤出温度，待挤出机中的料软化后，经塑化、熔融反应后，挤出、冷却、切粒；注射成型。不需要添加分散剂，偶联剂等助剂，工艺简单，生产成本低。文档编号B29B9/02GK101367961SQ20081001339公开日2009年2月18日申请日期2008年9月26日优先权日2008年9月26日发明者森于,李洪伟,娜王,娜高申请人:沈阳化工学院