[发明专利]羧酸/酐共聚物的纳米级加工助剂

说明书

发明领域

本发明涉及具有羧酸酐或羧酸官能团以及疏水性官能团的共聚物加工助剂。 该加工助剂可用于纳米粘土的剥落，并可用作剥落的粘土与聚合物基质，包括与抗 冲改进的聚合物基质的相容剂。该加工助剂产生具有更小的纳米级微区尺寸的复合 物，因而改进了材料的性能。

发明背景

层状硅酸盐材料(页硅酸盐)可以通过使单体吸附或插入在相邻硅酸盐薄 片之间而进行剥落。吸附足够的单体来扩张相邻的薄片，然后，容易使插入物 脱落到各薄片中。通过施加剪切力可进行脱落。单体醚和酯以及具有羟基的那 些单体可被直接吸附在页硅酸盐层之间，如美国专利第6,461,423号和第 6,287,634号所述。

美国专利申请第2005/0137288号和美国专利第6,906,127号描述一种形 成剥落物的方法，该方法通过在层状硅酸盐材料中插入低聚物或预聚物，然后 在与粘土接触的同时聚合单体，形成纳米-粘土改性的聚酰胺或尼龙，来形成 剥落物。对胺官能团进行质子化，用于和夹层阳离子进行离子交换，使插入物 与页硅酸盐薄片结合。然后，将插入的硅酸盐材料配混入聚合物基质中以获得 优良的热稳定性。

Hasegawa等表明，低聚的，即低分子量的PP-MAH[J.Appl.Polym.Sci. 1998，67，87-92]在通过挤出进行配混后显著改进了粘土薄片的剥落并伴随 提高了PP的机械性能。

美国专利第6,462,122号和第6,632,868号描述在页硅酸盐插入和聚合物 基质中使用马来酸酐改性的聚丙烯，以帮助分散。

众所周知，可使用共聚物作为在聚合物基质和不同添加剂之间的相容助 剂。共聚物通过降低界面张力并促进界面上的粘附往往会提高体系的混溶性。

目前已发现，具有非烯烃的疏水性部分和亲水性的α-β不饱和羰基部分的 共聚物能同时作为对页硅酸盐的插入剂以及用作纳米粘土、抗冲改进剂和热塑 性基质之间的相容剂。

发明详述

本发明涉及在纳米粘土的剥落过程，以及剥落的纳米粘土与聚合物基质， 特别是含抗冲改进剂的聚合物基质的相容化过程中使用亲水性/疏水性加工助 剂。本文所用加工助剂表示一种(共)聚合物添加剂，通过在有其他添加剂或没 有其他添加剂的情况下将该添加剂加入基础树脂组合物中，然后进行热混合或 机械混合并进行加工，导致改进该树脂材料的加工参数和/或热性能、机械性 能和/或提高光学性能。

共聚物加工助剂

本发明的共聚物加工助剂包含至少一个亲水性部分嵌段和至少一个疏水 性部分。

共聚物加工助剂的亲水性部分是烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酐 或者它们的衍生物。最优选的亲水性部分是α-β不饱和羰基。能用于本发明的 加工助剂的(二)羧酸和酐以及它们的衍生物的例子包括但不限于：马来酸酐、 马来酸、取代的马来酸酐、马来酸酐单酯、衣康酸酐、衣康酸、取代的衣康酸 酐、衣康酸单酯、富马酸、富马酸酐、富马酸、取代的富马酸酐、富马酸单酯、 巴豆酸和其衍生物、丙烯酸和甲基丙烯酸。虽然不受任何理论的限制，但是相 信，酐基团能与纳米粘土表面上的羟基更快速反应，以形成相互作用的点，这 些点能促进热性能和机械性能方面发生可观察到的变化和提高。此外，认为酐 基团与结合羟基的粘土表面的反应性比酸基团的高，因此是更优选的亲水性部 分。

亲水性部分的含量为聚合物加工助剂的0.5-20重量％，更优选8-12重量 ％。亲水性部分可以是能聚合为聚合物主链的单体，或者在聚合后例如通过接 枝可加入到聚合物主链上的单体。较好地，亲水性部分由共聚成聚合物主链的 亲水性单体组成。

疏水性部分应能与热塑性基质聚合物高度相容。例如，在诸如酰胺、丙烯 酸类、酯类、乙烯基类和醚类的极性单体情况，优选的疏水性部分包括但不限 于：丙烯酸C_1-8烷基酯和甲基丙烯酸C_1-8烷基酯、乙酸乙烯酯、聚氯乙烯以及氯 化聚乙烯。优选的疏水性部分是甲基丙烯酸甲酯或乙酸乙烯酯。