[发明专利]表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土，其特征是：利用黏土片层上的可反应性羟基与硅烷偶联剂的缩合反应，在黏土的表面通过共价键接枝有硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂的接枝量为0.2～5×10^-3摩尔/克黏土。

2.根据权利要求1所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土，其特征是：所述的黏土是蒙脱石型黏土。

3.根据权利要求2所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土，其特征是：所述的蒙脱石型黏土选自未经处理的无机黏土，有机铵盐交换的有机黏土及经酸化处理的质子化黏土中的一种。

4.根据权利要求1所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土，其特征是：所述的硅烷偶联剂的通式为(X′-R)_n-Si-X_(4-n)，选自以下所述硅烷偶联剂中的一种：

(1)含可水解基团的烷基硅烷，R_n-Si-X_(4-n)；

(2)氨基硅烷偶联剂，末端官能团X′选自γ-氨丙基，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基，N，N′-(β-氨乙基)-γ-氨丙基及苯胺甲基中的一种基团；

(3)链烯基硅烷偶联剂，(CH₂＝CH-R)_nSi-X_(4-n)；

(4)环氧烷基硅烷偶联剂，R′选自-CH₂-O-(CH₂)₃，-(CH₂)₄及-(CH₂)₈中的一种基团；

(5)烷基丙烯酰氧基硅烷偶联剂，(CH₂＝CR′-COO-R)_nSi-X_(4-n)，R′为甲基或乙基中的一种基团；

(6)末端官能团X′选自巯基、异氰酸酯基及氟原子基中的一种基团；

以上所述硅烷偶联剂中，可水解基团X选自氯、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基及乙酰氧基中的一种以上基团，R是碳链数目为1～18的烃基，n为1～3。

5.一种根据权利要求1～4任一项所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

1)将1～10重量份的黏土缓慢分散于100～200重量份的反应溶剂中，搅拌，形成均匀的黏土悬浮液；

2)将硅烷偶联剂加入到步骤1)得到的黏土悬浮液中，在温度为25～120℃下搅拌反应；其中硅烷偶联剂的用量为0.2～10×10^-3摩尔/克黏土；或

将硅烷偶联剂加入到含有0～98wt％乙醇的水溶液中，用酸调节其pH值为3～5或用碱调节其pH值为9～10；搅拌得到硅烷偶联剂的溶液；然后将该硅烷偶联剂溶液缓慢加入到步骤1)中的黏土悬浮液中，在温度为25～120℃下搅拌反应；其中硅烷偶联剂的用量为0.2～10×10^-3摩尔/克黏土；

3)将步骤2)得到的产物进行过滤，除去反应溶剂，将滤饼用溶剂洗涤，干燥，得到表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：步骤2)所述的在温度为25～120℃下搅拌反应的时间是2～48小时。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的酸是无机酸、有机酸或是它们的混合物；

所述的碱选自氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠及碳酸氢钠溶液中的一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的无机酸是盐酸、硝酸、硫酸、磷酸或是它们的混合物；所述的有机酸是醋酸、丙烯酸、柠檬酸或是它们的混合物。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的反应溶剂选自水，乙醇，甲醇，正丁醇，异丙醇，丙酮，苯，甲苯，二甲苯及N，N-二甲基甲酰胺中的一种以上；

所述的洗涤用溶剂选自乙醇，甲醇，正丁醇，异丙醇，丙酮，苯，甲苯，二甲苯及N，N-二甲基甲酰胺中的一种以上。

10.一种根据权利要求1～4任一项所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土的用途，其特征是：所述的表面接枝硅烷偶联剂的改性黏土用于制备聚合物/黏土纳米复合材料，改善黏土在聚合物基体中的分散能力，达到剥离分散，从而提高复合材料的性能。