专利名称：复合材料及其制备方法
复合材料及其制备方法MM本发明涉及材料学领域，特别涉及高分子复合材料。近年来，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)在包装用途上有很大的增长，其主要市场用于食品及饮料的包装，其年增长率约为15-20%。上述高增长率的主要原因在于PVC瓶与金属罐被PET容器被大量取代。PET的制备方法之一为聚合对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)，此反应为可逆反应。在该方法中，如何移除乙二醇是控制PET分子量的重要关键，可藉由提高反应温度移除乙二醇。然而随着反应时间的增加，将会引起降解反应。为了减少反应时间，一般采用重金属催化剂加速聚合反应。然而PET产物中残留的重金属催化剂可能会损害使用者的健康，特别是在将PET应用于包装食品及饮料时。此外，如何使PET材料具有高机械性质、低线性膨胀系数、高阻绝性、高热稳定性、 高防燃性和/或高透明度的方法，也是PET领域的重要研究方向之一。一般的作法是将纳米级无机材料混入PET中，形成纳米级复合材料。然而上述作法常伴随纳米级无机材料凝聚(aggregate)而无法有效混合于PET中，反而劣化产品性能。鍵一方面，本发明涉及复合材料的制备方法，其包括将聚对苯二甲酸乙二酯的单体及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；以及加热所述混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料。另一方面，本发明还涉及复合材料，其通过将聚对苯二甲酸乙二酯的单体及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；然后加热所述混合物进行聚合反应而得到。
图1为镁铝层状双氢氧化物改性前后的XRD图；以及图2为锂铝层状双氢氧化物改性前后的XRD图。舰在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员可以理解，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它等同方法、部件、材料等的情况下仍可实现这些实施方案。除非本申请中另外要求，在整个说明书和其后的权利要求书中，词语“包括 (comprise) ”以及“包含(contain) ”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。本说明书中提到的“一实施方案”或“实施方案”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、 结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
应当理解，在本申请说明书和附加的权利要求书中用到的单数形式的冠词 “一”(对应于英文“a”、“an”和“the”)包括复数的对象，除非文中另外明确地规定。因此， 例如提到的包括“催化剂”的反应包括一种催化剂，或两种或多种催化剂。还应当理解，术语“或”通常以其包括“和/或”的含义而使用，除非文中另外明确地规定。除非具有明确相反的表示，在说明书和所附的权利要求书中使用的下列术语具有以下的意思在本申请中术语“层状双氢氧化物(LDH) ”是指由二价和三价金属离子组成的具有类水滑石层状结构的混合金属氢氧化物。在本申请中术语“表面活性剂”是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。在本申请中术语“AEC”即阴离子交换当量(anionic exchange capacity)是指每 IOOg无机层状材料所含阴离子的毫当量。其表示无机层状材料因晶格缺陷所含电荷量多寡的定量表示法。实施方案一方面，本发明涉及复合材料的制备方法，其包括将聚对苯二甲酸乙二酯的单体及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；以及加热所述混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料。在某些实施方案中，所述层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的重量比为 0.1 100 至 1 100。在某些实施方案中，所述层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的重量比为 0. 1 100 至 0. 5 100。在某些实施方案中，所述层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的重量比为 0.5 100 至 1 100。在某些实施方案中，复合材料的制备方法包括将层状双氢氧化物及第一重量比的聚对苯二甲酸乙二酯的单体混合，以形成第一混合物；将第一混合物与第二重量比的聚对苯二甲酸乙二酯的单体混合，以形成第二混合物；以及加热所述第二混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料。在某些实施方案中，形成第一混合物的层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第一重量比为1 1至1 100。在某些实施方案中，形成第一混合物的层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第一重量比为1 5至1 10。在某些实施方案中，形成第一混合物的层状双氢氧化物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第一重量比为1 9。在某些实施方案中，形成第二混合物的第一混合物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第二重量比为1 99至1 9。在某些实施方案中，形成第二混合物的第一混合物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第二重量比为1 99至1 19.6。在某些实施方案中，形成第二混合物的第一混合物与聚对苯二甲酸乙二酯的单体的第二重量比为1 19.6至1 9。能够用于本发明的示例性的聚对苯二甲酸乙二酯的单体的实例包括但不限于，乙二醇和对苯二甲酸、对苯二甲酸双羟乙酯、或者它们的组合。能够用于本发明的示例性的层状双氢氧化物的实例包括但不限于，镁铝层状双氢氧化物([Mg2Al (OH)6JNO3 · H2O)、锂铝层状双氢氧化物([LiAl2(OH)JNO3 · H2O)、锌铬层状双氢氧化物([Zn2Cr(OH)JNO3 · H2O)、锌铝层状双氢氧化物([Zn2Al (OH)6JNO3 · H2O)、钙铝层状双氢氧化物([Ca2Al(OH)JNO3 · H2O)或者它们的混合物。在某些实施方案中，所述层状双氢氧化物为改性的层状双氢氧化物。在某些实施方案中，所述层状双氢氧化物为两性离子型表面活性剂改性的层状双氢氧化物。能够用于本发明的示例性的两性离子型表面活性剂的实例包括但不限于对氨基苯磺酸盐(sulfanilic acid salt)、烷基硫酸盐(alkyl sulphates)、烷醚基硫酸盐 (alkyl ether sulphates)、芳烷基磺酸盐(alkaryl sulphonates)、烷酰基羟乙基磺酸盐 (alkanoyl isethionates)、烷基琥珀酸盐(alkyl succinates)、烷基磺基琥珀酸盐(alkyl sulphosuccinates)、N- ^ 月JlMSIife (N-alkoxyl sarcosinates) ^ ^ (alkyl phosphates)、烷醚基磷酸盐(alkyl ether phosphates)、烷醚基碳酸盐(alkyl ether carboxylates)、α -烯烃磺酸盐(alpha-olefin sulphonates)或者它们的混合物。能够用于本发明的示例性的两性离子型表面活性剂中的阳离子的实例包括但不限于钠离子、钾离子和铵根离子。在某些实施方案中，复合材料的制备方法包括将聚对苯二甲酸乙二酯的单体及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；以及加热所述混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料，其中，所述方法不使用重金属催化剂。在某些实施方案中，复合材料的制备方法包括将对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；以及加热所述混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料
权利要求
1.复合材料的制备方法，其包括将聚对苯二甲酸乙二酯的单体及层状双氢氧化物混合，以形成混合物；以及加热所述混合物进行聚合反应，以形成所述复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述层状双氢氧化物与所述聚对苯二甲酸乙二酯的单体的重量比为0.1 100至1 100，优选0.1 100至0.5 100。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述混合步骤进一步包括将所述层状双氢氧化物与第一重量份的聚对苯二甲酸乙二酯的单体混合的步骤。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述聚对苯二甲酸乙二酯的单体选自乙二醇和对苯二甲酸、或者对苯二甲酸双羟乙酯、或者它们的混合物。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其中所述层状双氢氧化物选自镁铝层状双氢氧化物、锂铝层状双氢氧化物、锌铬层状双氢氧化物、锌铝层状双氢氧化物、钙铝层状双氢氧化物或者它们的混合物。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其中所述层状双氢氧化物为改性的层状双氢氧化物
7.如权利要求6所述的方法，其中所述改性的层状双氢氧化物为两性离子型表面活性剂改性的层状双氢氧化物。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述两性离子型表面活性剂选自对氨基苯磺酸盐、 烷基硫酸盐、烷醚基硫酸盐、芳烷基磺酸盐、烷酰基羟乙基磺酸盐、烷基琥珀酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、N-烷氧基肌氨酸盐、烷基磷酸盐、烷醚基磷酸盐、烷醚基碳酸盐、α -烯烃磺酸盐或者它们的混合物。
9.如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其中所述方法不使用重金属催化剂。
10.由权利要求1-9中任一权利要求所述的方法制备的复合材料。
全文摘要
本发明涉及复合材料及其制备方法。
文档编号C08L67/02GK102382286SQ201010272069
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者吕绍文, 徐伟铨, 徐兆稹, 苏玄琪, 蔡宗燕, 陈子方 申请人:私立中原大学