专利名称：一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法。
背景技术：
纳米蒙脱土，也称之为纳米粘土，由于其与聚合物基体界面具有理想的粘结性能，且两种材料的热膨胀系数也相匹配，因而纳米蒙脱土与聚合物的复合材料可以稳定的存在，而且纳米蒙脱土的引入，使得聚合物材料的力学强度、弹性模量和热变形温度等材料性能得到大幅度的改善，获得人们所期望的优异的力学性能和耐热性能。
在本申请人的ZL01109463.x专利中，公开了一种制备纳米蒙脱土/聚醚醇或聚酯醇复合材料的方法，该方法操作简便、成本低廉。但是该方法得到的产品在实际应用时，虽然可以使蒙脱土在聚氨酯中实现剥离，可在其制备方法过程中纳米蒙脱土在与单体混合前是储存在DMF中的，由于DMF与其它溶剂体系的相溶性不甚理想，且具有高沸点，不易除去，所以，对于其他溶剂体系该方法得到的纳米蒙脱土复合材料就不实用，同时也不易于储存和批量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术制备纳米蒙脱土复合材料过程中，纳米蒙脱土一直以DMF悬浮液的方式存在，而使得其在应用中与其它溶剂体系的相溶性不甚理想，不易于储存和批量生产的缺陷，从而提供一种不使用DMF的纳米蒙脱土水相插层的制备方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的本发明提供的纳米蒙脱土水相插层的制备方法，包括如下的步骤1)将阳离子交换容量为50～200毫克当量/每100克，层间距为2～6的纳米蒙脱土20～40份在30～1000份温度为50～85℃的水中高速搅拌，超声0.4～3小时，形成稳定的悬浮体系，静置水化10～48小时；2)将步骤1)得到的悬浮体系在50～85℃下搅拌0.5～3小时，然后将插层剂0.1～10份在5～20份水中溶解后加入到该悬浮体系中，在50～90℃下高速搅拌0.5～5小时，再超声0.5～3小时；3)向步骤2)得到的悬浮体系中加入分子量为103～1010的聚乙烯醇(PVA)0.1～10份，在50～85℃下搅拌2～6小时；4)将步骤3)得到的悬浮体系离心，除去上层清液后冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
所述步骤1)的纳米蒙脱土含85～93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30～80微米。
所述步骤2)的插层剂为长链烷基季胺盐或己二酸二胺盐，优选C16～C18的烷基季胺盐，更为优选十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。
本发明提供的方法是在水相中，使用水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇(PVA)对蒙脱土进行插层的新方法。该方法摈弃了现有技术中使用的DMF，能够直接得到疏松的粉末，从而改善了产品的储存性能，以及再次使用时的分散性能，便于批量生产、储存和运输；而且本发明的方法更为简单，成本也进一步降低。
本发明制得的蒙脱土为疏松粉末状，层间距大于1.9纳米，与01109463.x中方法一样，并且可以用于各种溶剂体系。在用于纳米蒙脱土/聚氨酯复合材料的制备时，可直接应用于现有的聚氨酯合成和加工领域，不需改变已有的操作工艺和合成路线，也不需要添加其他设备，可直接应用于溶液聚合，如氨纶丝、涂料及其他弹性体合成，并可直接应用于熔融法聚合。
具体实施例方式
实施例1、将纳米蒙脱土20份在30份50℃的水中高速搅拌，超声0.4小时，形成稳定的悬浮体系，静置水化10小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为50毫克当量/每100克，层间距为2，含85wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30微米。
将得到的悬浮体系在50℃下搅拌3小时，然后将插层剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.1份在5份水中溶解后加入到该悬浮体系中，在50℃下高速搅拌5小时，再超声3小时。
向该悬浮体系中加入分子量为103的聚乙烯醇(PVA)10份，在50℃下搅拌6小时；离心，除去上层清液后冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
实施例2、将纳米蒙脱土40份在1000份85℃的水中高速搅拌，超声3小时，形成稳定的悬浮体系，静置水化48小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为200毫克当量/每100克，层间距为6，含93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为80微米。
将得到的悬浮体系在85℃下搅拌0.5小时，然后将插层剂己二酸二胺钠10份在20份水中溶解后加入到该悬浮体系中，在90℃下高速搅拌0.5小时，再超声0.5小时。
向该悬浮体系中加入分子量为1010的聚乙烯醇(PVA)0.1份，在85℃下搅拌2小时；离心，除去上层清液后冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
实施例3、将纳米蒙脱土30份在200份70℃的水中高速搅拌，超声2小时，形成稳定的悬浮体系，静置水化20小时，该纳米蒙脱土的阳离子交换容量为150毫克当量/每100克，层间距为4，含90wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为60微米。
将得到的悬浮体系在70℃下搅拌2小时，然后将插层剂十八烷基三甲基溴化铵3份在12份水中溶解后加入到该悬浮体系中，在70℃下高速搅拌2小时，再超声1小时。
向该悬浮体系中加入分子量为105的聚乙烯醇(PVA)4份，在60℃下搅拌5小时；离心，除去上层清液后冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
权利要求
1.一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法，包括如下的步骤1)将阳离子交换容量为50～200毫克当量/每100克，层间距为2～6的纳米蒙脱土20～40份在30～1000份温度为50～85℃的水中高速搅拌，超声0.4～3小时，形成稳定的悬浮体系，静置水化10～48小时；2)将步骤1)得到的悬浮体系在50～85℃下搅拌0.5～3小时，然后将插层剂0.1～10份在5～20份水中溶解后加入到该悬浮体系中，在50～90℃下高速搅拌0.5～5小时，再超声0.5～3小时；所述的插层剂为长链烷基季胺盐或己二酸二胺盐；3)向步骤2)得到的悬浮体系中加入聚乙烯醇0.1～10份，在50～85℃下搅拌2～6小时；4)将步骤3)得到的悬浮体系离心，除去上层清液后冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。
2.如权利要求1所述的纳米蒙脱土水相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的纳米蒙脱土含85～93wt％蒙脱石硅铝酸盐，粒度为30～80微米。
3.如权利要求1所述的纳米蒙脱土水相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的长链烷基季胺盐为C16～C18的烷基季胺盐。
4.如权利要求1或3所述的纳米蒙脱土水相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的长链烷基季胺盐为十六烷基三甲基溴化铵。
5.如权利要求1所述的纳米蒙脱土水相插层的制备方法，其特征在于，所述步骤3)的聚乙烯醇的分子量为103～1010。
全文摘要
本发明涉及一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法，包括将纳米蒙脱土在水中高速搅拌，超声，形成稳定的悬浮体系后静置水化；然后在50～85℃下搅拌，加入插层剂的水溶液，高速搅拌，再超声；加入水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇，在50～85℃下搅拌；离心，冷冻干燥，得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土。本发明提供的方法是在水相中，使用水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇(PVA)对蒙脱土进行插层的新方法。该方法摈弃了现有技术中使用的DMF，能够直接得到疏松的粉末，从而改善了产品的储存性能，以及再次使用时的分散性能，便于批量生产、储存和运输；而且本发明的方法更为简单，成本也进一步降低。
文档编号C09C1/28GK1778843SQ20041000983
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者郭兴林, 徐坚, 张小莉, 戴新华 申请人:中国科学院化学研究所