专利名称：包含聚合物和选定层状化合物的复合物及其制备和应用方法
技术领域：
本发明涉及包含聚合物和层状化合物的复合物及其制备和应用方法。更具体地， 本发明揭示了剥离层状化合物以制备聚合物复合物的方法。
背景技术：
许多产品中常常存在聚合物材料，包括食品储存、医疗器械和汽车。纳米复合物包含聚合物材料和无机层状化合物，例如粘土。当这些无机层状组分适当结合到聚合物基质中时，物理和机械性质可得到明显改进。结合到聚合物基质中的层状化合物的均勻程度影响纳米复合物的特征。为了使无机层状化合物适当地结合到聚合物基质中，需要高度的嵌入 (intercalation)(分子或分子组插入在粘土层之间)和剥离(exfoliation)(层状材料分层为无序的层或片)。为了实现高度嵌入和剥离，可用一些有机化学物处理粘土，以提高粘土的表面疏水性和层间距离。这些粘土称为有机粘土。但是，在一些情况中，较高的疏水性和较大的层间距离并不一定带来较高程度的嵌入/剥离。因此，相比于较高疏水性和较大层间距离所提供的嵌入和剥离，本领域仍然需要实现程度更高的嵌入和剥离。发明概述本发明包括一种生产具有改进的嵌入/剥离形貌的聚合物复合物的方法，以及由这种聚合物复合物制备的制品。该方法包括将单体与层状化合物混合形成混合物，将该混合物置于聚合条件下，产生聚合物复合物。层状化合物在与单体混合之前，已经用有机化合物进行了处理，产生对单体具有亲合性的经过处理的层状化合物。聚合物复合物可具有嵌入形貌，或者可具有剥离形貌，或者同时具有这两种形貌。与在没有用对单体具有亲合性的化学物处理过的层状化合物存在下制备的其它类似复合物相比，该聚合物复合物可具有较高程度的剥离。经过处理的层状化合物可具有溶解度参数与单体溶解度参数的差值小于3. 0兆帕1/2的有机基团。经过处理的层状化合物具有的有机基团可包括至少一种烃环基、至少一种甲基丙烯酸酯基或它们的组合。对层状化合物的处理以及随后的聚合可将层状化合物的层间距离提高至少5埃。通过与有机阳离子的离子交换来处理层状化合物，产生有机粘土，其具有一个或
多个苄基，可具有以下结构
权利要求
1.一种生产具有改进的嵌入/剥离形貌的聚合物复合物的方法，其包括 使单体与经过处理的层状化合物混合，形成混合物；将混合物置于聚合条件下，产生聚合物复合物；其中，经过处理的层状化合物是通过以下方式形成的在层状化合物与单体混合之前， 用有机化合物处理层状化合物，产生对单体具有亲合性的经过处理的层状化合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体具有溶解度参数，所述经过处理的层状化合物包含具有溶解度参数的有机基团，其中所述单体溶解度参数与所述有机基团溶解度参数之间的差值不超过3. 0兆帕“2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个烃环基。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个甲基丙烯酸酯基。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层状化合物用下式表示
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物是任选包含一种或多种共聚物的苯乙烯类聚合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括向混合物中添加添加剂，所述添加剂选自下组甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸十八烷醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯或它们的组合。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述添加剂在混合物中的含量为0.01重量％ -10. 0重量％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体在混合物中的含量为50重量％ -99. 9重量％，所述经过处理的层状化合物在混合物中的含量为0. 1重量％ -50重量％。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物复合物具有嵌入形貌、剥离形貌，或同时具有嵌入形貌和剥离形貌。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层状化合物具有层间距离，所述经过处理的层状化合物具有层间距离，聚合物复合物中的经过处理的层状化合物的层间距离至少比层状化合物的层间距离大5埃。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 向混合物中加入占总重量0. 1重量％ -50重量％的弹性体。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述弹性体包含共轭二烯单体、1，3-丁二烯、2-甲基-1，3- 丁二烯、2-氯-1，3- 丁二烯、2-甲基-1，3- 丁二烯、2-氯-1，3- 丁二烯、 脂族共轭二烯单体、C4-C9 二烯丁二烯或它们的组合。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层状化合物包括天然粘土、合成粘土、溶胶、胶体、凝胶、烟气或它们的组合。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对聚合物复合物进行取向处理，以产生取向的复合物；其中，对复合物进行取向处理包括在加工方向或横向或者同时在加工方向和横向上进行拉伸、旋转、喷吹、浇注或它们的组合。
16.一种由权利要求1所述的聚合物复合物制备的制品。
17.一种方法，其包括使聚合物与经过处理的层状化合物混合，形成聚合物复合物；其中，经过处理的层状化合物是通过以下方式形成的用有机化合物处理层状化合物， 产生对聚合物具有亲合性的经过处理的层状化合物。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述层状化合物选自下组天然粘土、合成粘土、溶胶、胶体、凝胶、烟气或它们的组合。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个烃环基。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个甲基丙烯酸酯基。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚合物具有溶解度参数，所述经过处理的层状化合物包含具有溶解度参数的有机基团，其中所述聚合物溶解度参数与所述有机基团溶解度参数之间的差值不超过3. 0兆帕“2。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述层状化合物用下式表示
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚合物是任选包含一种或多种共聚物的苯乙烯类聚合物。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述层状化合物具有层间距离，所述经过处理的层状化合物具有层间距离，聚合物复合物中的经过处理的层状化合物的层间距离至少比层状化合物的层间距离大5埃。
25.一种由权利要求17所述的聚合物复合物制备的制品。
26.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述混合步骤包括将聚合物与经过处理的层状化合物配混。
27.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述混合步骤包括将聚合物与经过处理的层状化合物在溶剂中进行溶液混合。
28.—种聚合物纳米复合物组合物，其包含聚合物和经过处理的层状化合物；其中，所述经过处理的层状化合物是通过以下方式形成的用有机化合物处理层状化合物，产生对聚合物具有亲合性的经过处理的层状化合物。
29.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述聚合物具有溶解度参数，所述经过处理的层状化合物包含具有溶解度参数的有机基团，其中所述聚合物溶解度参数与所述有机基团溶解度参数之间的差值不超过3. 0兆帕1/2。
30.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述层状化合物选自下组天然粘土、 合成粘土、溶胶、胶体、凝胶和烟气。
31.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个烃环基。
32.如权利要求28所述的组合物，其特征在于，所述经过处理的层状化合物包含至少一个甲基丙烯酸酯基。
33.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述层状化合物用下式表示
34.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述聚合物是任选包含一种或多种共聚物的苯乙烯类聚合物。
35.如权利要求观所述的组合物，其特征在于，所述层状化合物具有层间距离，所述经过处理的层状化合物具有层间距离，聚合物纳米复合物中的经过处理的层状化合物的层间距离至少比层状化合物的层间距离大5埃。
36.一种由权利要求28所述的聚合物组合物制备的制品。
全文摘要
本发明揭示了一种生产由聚合物和层状化合物组成的组合物的方法，该组合物中的层状化合物高度剥离。该层状化合物用对聚合物或聚合物单体具有亲合性的化学物进行处理。单体和层状化合物可在聚合之前进行混合。聚合物和层状化合物可通过在溶剂中进行溶液混合而被混合。还可通过将聚合物产物与层状化合物配混来将层状化合物结合到混合物中。
文档编号B32B5/00GK102300705SQ201080007072
公开日2011年12月28日 申请日期2010年1月14日 优先权日2009年2月3日
发明者B·埃利斯, J·索萨, 孙鹿邑 申请人:弗纳技术股份有限公司