[发明专利]一种活性有机土的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体涉及一种活性有机土的制备及其应用。

背景技术

聚合物/蒙脱土纳米复合材料是一种有机组份和无机组份在纳米尺度下相互作用形成的复合材料，兼具有机、无机两种材料的优点。使用光聚合技术制备得到的聚合物/蒙脱土复合材料具有阻隔性能、耐热性和机械性能好等优点，但因蒙脱土仅作为无机相填料增强复合材料，光引发剂主要在蒙脱土层外引发单体聚合，因此只能得到部分剥离型的聚合物/蒙脱土复合材料，从而限制了复合材料性能的提升(L.Keller，C.Decker，K.Zahouily，S.Benfarhi，J.M.Le Meinsand J.Miehe-Brendle.Synthesis of polymer nanocomposites byUV-curing of organoclay acrylic resins[J].Polymer，2004，45：7437-7447.)(F.M.Uhl，S.P.Davuluri，et al.Organicallymodified montmorillonites in UV curable urethane acrylatefilms.Polymer，2004，45：6175-6187.)。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种层间含有α胺基酮类光引发剂的活性有机土的制备方法及其应用。

本发明通过将α胺基酮类光引发剂与酸反应，生成季铵盐后，再通过离子交换插层法使季铵盐进入蒙脱土的层间，得到层间含有α胺基酮类光引发剂的活性有机土，具体步骤如下：

1)将α胺基酮类光引发剂溶于溶剂中，得到质量分数为1-10％的α胺基酮类光引发剂的溶液，而后加入无机酸或有机酸，引发剂与无机酸或有机酸的摩尔比为1∶1-5，得到季铵盐溶液；

2)将钠基蒙脱土(MMT)溶于去离子水中得到白色浆液，而后根据钠基蒙脱土的阳离子交换容量，加入步骤1)中制备的季铵盐溶液，并于20-80℃条件下，搅拌5-24h，抽滤、洗涤、真空干燥，得到活性有机土。

其中，步骤1)中所述的α胺基酮类光引发剂为2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮(简称BDMB，商品号Irgacure369，如结构式I)或2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(简称MMMP，商品号Irgacure907，如结构式II所示)。

步骤1)中所述的溶剂为水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、正己烷、环己烷、三氯甲烷、甲苯或二甲苯中的任意一种或几种的混合溶剂。

步骤1)中所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一种或几种的混合酸。

步骤1)中所述的有机酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸、草酸、甲酸、丁酸或马来酸中的一种或几种的混合酸。

本发明所提供的活性有机土可作为光引发剂应用于聚合物/蒙脱土纳米复合膜的制备中，具体步骤如下：

将活性有机土、光反应性树脂和活性稀释剂，按质量比0.1-10％、35-60％和35-60％搅拌混合后，避光超声分散2-12小时，涂膜，而后经紫外光源照射，得到聚合物/蒙脱土纳米复合膜。

其中，所述的光反应性树脂为环氧(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯或丙烯酸酯化聚(甲基)丙烯酸酯中的一种或几种。

所述的活性稀释剂为单官能团、双官能团或多官能团(甲基)丙烯酸酯单体中一种或几种。

所述的紫外光源为汞弧灯、无极灯、氙灯、金属卤化物灯或LED灯光源。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明所制备的活性有机土层间含有α胺基酮类光引发剂，在光照条件下α胺基酮类光引发剂在蒙脱土层间引发光反应性树脂聚合，随着聚合反应的进行，蒙脱土的片层被逐渐的推开，从而制得完全剥离型的聚合物/蒙脱土复合材料。

2)应用本发明所提供的活性有机土制得的聚合物/蒙脱土纳米复合材料具有耐热型好，机械强度高等优点。

附图说明

图1、实施例1中制备的BDMB-MMT活性有机土与钠基蒙脱土的XRD对照图。

图2、实施例1中制备的聚氨酯丙烯酸酯/蒙脱土复合膜与纯聚氨酯丙烯酸酯的热失重对照图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于下述实施例。

具体实施方式

实施例1

BDMB-MMT活性有机土的合成：