本发明涉及硅酸镁锂插层改性技术领域，具体涉及一种聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂的制备方法。
背景技术：
有机蒙皂石是将蒙皂石（主要包括蒙脱石、硅酸镁锂、铝皂石等）和有机物改性剂（主要是有机季铵盐；有机季铵盐是目前国内外唯一工业化了有机改性剂，其余的则全部处于实验室研究阶段）通过插层离子交换反应所制备的疏水性有机无机纳米杂化材料。当前有机蒙皂石研究开发绝大多数集中在有机蒙脱石领域，很少涉及有机锂皂石等其它领域。有一种类型的有机蒙皂石（主要是指纳米级有机蒙脱石），其作为功能性纳米粒子添加到塑料、树脂等聚合物中制备聚合物/蒙皂石纳米复合材料。
聚合物/蒙皂石纳米复合材料是新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料，与常规复合材料相比，聚合物/蒙皂石的韧性、强度、模量、耐热性等性能得到大幅度提高，在很多场合可以取代钢铁等金属材料，因此目前已在汽车、造船、航天等工业获得比较广泛的应用，而且各类领域的应用前景极为广阔，且早已成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。
聚合物/蒙皂石不仅是聚合物改性的一个重要发展方向，而且也是蒙皂石行业中科技含量和附加值最高产品。从上世纪90年代初开始，日本toyota、美国scp、美国nanocor、德国sud-chemie等公司都先后逐步推出聚合物/蒙皂石及其相关产品，几乎完全垄断了全球市场。迄今为止，国内没有任何一家公司能够真正生产可用于塑料、树脂、纤维等聚合物中起到有效增强作用的塑料级有机蒙皂石。
当前为人所熟知的有机蒙皂石主要是作为有机体系的高效增稠流变助剂。但是，增稠剂用有机蒙皂石不能加到塑料、树脂、纤维等聚合物中，这是因为它难以在聚合物中有效分散。只有经过特殊工艺处理的有机蒙皂石才可在聚合物中充分散开，才能极大提高聚合物的机械、力学、热等性能。因此，通过何种改性途径制备能够在聚合物基体中充分分散的有机蒙皂石是当前国内外相关行业亟需克服的关键技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种工艺简单、易分散、成本低的聚合物增强用纳米级插层有机改性硅酸镁锂。该合成方法以硅酸镁锂为起始反应原料，先进行有机化改性，然后通过原位聚合法制备得到苯乙烯/马来酸酐插层改性的有机硅酸镁锂，其能够在非极性聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃）和极性聚合（如聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺等）中充分分散，从而有效提高聚合物的机械强度和力学性能。
本发明通过以下技术方案实现：
一种聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂的制备方法，所述制备方法包括以下工艺步骤：
1）首先将硅酸镁锂和有机季铵盐混合均匀，然后加到有机溶剂中并搅拌直至形成均一溶液；
2）将马来酸酐加到步骤1所制得的溶液中，水浴升温至60～80℃并充分搅拌直至马来酸酐完全溶解；
3）将引发剂在苯乙烯中完全溶解，然后将溶有引发剂的苯乙烯缓慢滴入步骤2所制得的溶液中，控制滴加时间为0.5～1h；滴加完毕，继续在60～80℃下保温反应1～3h，然后停止反应，降至室温并过滤，再用无水乙醇充分洗涤滤饼，最后在50～60℃下干燥至恒重即制得聚合物增强用纳米复合改性硅酸镁锂。
本发明进一步解决的技术改进方案是：
所述的有机季铵盐为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或几种任意组合。所述有机季铵盐用量为硅酸镁锂质量的10～20%。
有机季铵盐主要作用是通过离子交换反应全部取代硅酸镁锂层间na+，使硅酸镁锂彻底有机化，即硅酸镁锂表面具备较强的疏水性。
本发明进一步解决的技术改进方案是：
所述的有机溶剂为丁酮、环己酮、丁醇、庚烷、乙酸丁酯中的一种或几种任意组合。所述有机溶剂用量为硅酸镁锂质量的2～3倍。
有机季铵盐改性硅酸镁锂在有机溶剂中充分分散并完全剥片，极利于马来酸酐和苯乙烯在层间发生聚合反应。
本发明进一步解决的技术改进方案是：
所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰中的一种或几种任意组合。所述引发剂用量为硅酸镁锂质量的0.02～0.08%。引发剂的作用是引发苯乙烯(st)和马来酸酐发生自由基共聚反应，所生成的苯乙烯/马来酸酐共聚物是一种结构可控、易于功能化的共聚物，其结构中含有非极性的苯环基团和极性的羧酸基团，所以对疏水材料和亲水材料都表现出很良好的相容性。因此，本发明所制备的苯乙烯/马来酸酐共聚树脂插层改性有机硅酸镁锂在非极性聚合物和极性聚合物中都能够充分分散，从而对各类聚合物起到有效增强作用。
本发明进一步解决的技术改进方案是：
所述马来酸酐用量为硅酸镁锂质量的1～5%。
所述苯乙烯用量为硅酸镁锂质量的1～5%。
本发明与现有技术相比，具有如下明显优点：本发明采用原位聚合法，利用硅酸镁锂的层间结构作为聚合反应的场所，所制备的苯乙烯/马来酸酐共聚树脂插层改性有机硅酸镁锂中的硅酸镁锂充分剥片，而且可在各类聚合物基体中有效分散，不仅通用性强，并且其增强改性效果远超常规有机蒙皂石。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1）首先将100份人工合成硅酸镁锂（型号：rd，英国laponite公司生产；下同）和10份十八烷基三甲基溴化铵混合均匀，然后加到200份丁酮中并搅拌直至形成均一溶液；
2）将1份马来酸酐加到步骤1所制得的溶液中，水浴升温至60℃并充分搅拌直至马来酸酐完全溶解；
3）将0.02份引发剂偶氮二异丁腈在1份苯乙烯中完全溶解，然后将溶有引发剂的苯乙烯缓慢滴入步骤2所制得的溶液中，控制滴加时间为0.5h；滴加完毕，继续在60℃下保温反应1h，然后停止反应，降至室温并过滤，再用无水乙醇充分洗涤滤饼，最后在50～60℃下干燥至恒重即制得聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂1#。
实施例2
1）首先将50份天然硅酸镁锂（型号：bentonehc，美国elementisspecialties公司生产；下同）、50份人工合成硅酸镁锂、10份十八烷基三甲基溴化铵、5份十八烷基三甲基氯化铵混合均匀，然后加到有机混合溶剂（200份丁酮、50份乙酸丁酯）中并搅拌直至形成均一溶液；
2）将2份马来酸酐加到步骤1所制得的溶液中，水浴升温至70℃并充分搅拌直至马来酸酐完全溶解；
3）将0.02份偶氮二异丁腈和0.02份过氧化苯甲酰在3份苯乙烯中完全溶解，然后将溶有引发剂的苯乙烯缓慢滴入步骤2所制得的溶液中，控制滴加时间为0.5h；滴加完毕，继续在70℃下保温反应2h，然后停止反应，降至室温并过滤，再用无水乙醇充分洗涤滤饼，最后在50～60℃下干燥至恒重即聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂2#。
实施例3
1）首先将50份天然硅酸镁锂、50份人工合成硅酸镁锂、10份十八烷基三甲基溴化铵、5份十八烷基三甲基氯化铵、3份十六烷基三甲基溴化铵混合均匀，然后加到有机混合溶剂（150份丁酮、50份乙酸丁酯、50份庚烷）中并搅拌直至形成均一溶液；
2）将3份马来酸酐加到步骤1所制得的溶液中，水浴升温至75℃并充分搅拌直至马来酸酐完全溶解；
3）将0.02份偶氮二异丁腈、0.02份过氧化苯甲酰、0.02份偶氮二异庚腈在4份苯乙烯中完全溶解，然后将溶有引发剂的苯乙烯缓慢滴入步骤2所制得的溶液中，控制滴加时间为1h；滴加完毕，继续在75℃下保温反应2.5h，然后停止反应，降至室温并过滤，再用无水乙醇充分洗涤滤饼，最后在50～60℃下干燥至恒重即制得聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂3#。
实施例4
1）首先将40份天然硅酸镁锂、60份人工合成硅酸镁锂、10份十八烷基三甲基溴化铵、5份十八烷基三甲基氯化铵、3份十六烷基三甲基溴化铵、2份十六烷基三甲基氯化铵混合均匀，然后加到有机混合溶剂（100份丁酮、50份环己酮、50份乙酸丁酯、50份庚烷、50份乙酸丁酯）中并搅拌直至形成均一溶液；
2）将5份马来酸酐加到步骤1所制得的溶液中，水浴升温至80℃并充分搅拌直至马来酸酐完全溶解；
3）将0.02份偶氮二异丁腈、0.02份过氧化苯甲酰、0.02份偶氮二异庚腈、0.02份过氧化月桂酰在5份苯乙烯中完全溶解，然后将溶有引发剂的苯乙烯缓慢滴入步骤2所制得的溶液中，控制滴加时间为1h；滴加完毕，继续在80℃下保温反应3h，然后停止反应，降至室温并过滤，再用无水乙醇充分洗涤滤饼，最后在50～60℃下干燥至恒重即制得聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂4#。
将本发明所制备的聚合物增强用共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂1#~4#、有机蒙脱石bentonesd-1（美国elementisspecialties公司生产）、塑料增强改性有机蒙脱石nanomeri.28e（美国nanocor公司生产）加到聚酯塑料中（添加量为8%），注塑成型后再使用sem观测分散程度并测试其它物性参数。
表有机蒙皂石/聚酯塑料测试结果
由测试结果可知，应用于增稠领域的有机蒙脱石则完全没有任何改性效果，而加入了本技术所制备的共聚树脂插层改性纳米级有机硅酸镁锂，能够迅速提高聚合物的拉伸强度、模量、阻隔气体、耐热等机械、力学、热性能，并且在聚合物中分散程度优异，各项改性效果达到甚至超越国外同类商品，能被广泛应用于聚烯烃、聚酯、橡胶等塑料、树脂、纤维等聚合物中，市场应用前景极为光明。
上述参照实施例的目的在于对本发明技术进行详细描述，是说明性的而不是限定性的。对本领域技术人员来说，在不背离本发明的范围和总体构思的前提下，按照本发明技术的方法作出不同的修改和变化是显而易见的，应属本发明技术将来通过官方渠道寻求保护范围之内。