[发明专利]一种插层型纳米复合发泡剂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及插层复合物制备方法领域。主要是一种溶液插层法制备插层型纳米复合发泡剂和所制备的插层纳米复合发泡剂作为塑料发泡剂的用途。

背景技术：

发泡剂的工业用途之一是用于PVC，橡胶，聚烯烃，例如聚乙烯或聚丙烯，或其他聚合物的发泡。偶氮二甲酰胺(AC)和4，4氧代双苯磺酰肼(OBSH)是两种应用最广泛的的发泡剂。目前由于微泡塑料的显著优越性，发泡塑料的研究难点集中在如何有效控制发泡剂量、增加成核点以及如何简单经济制备孔径小，密度大，泡孔均匀的微泡塑料的方向上。现在的发泡剂多数是直接与塑料原料混合，或是发泡剂、发泡助剂同其混合进行发泡，而由于发泡剂自身容易团聚，在塑料原料中不易均匀分散，生产过程中容易形成局部过热，导致发泡孔径不均匀，且成核点低，不易控制发泡孔径大小，大大降低了发泡效率和质量。在公开专利(200710098714.0)和(200710064945.X)中提到的复合发泡剂，一种是插层分子在反应过程中分解了，另一种是通过蒙脱土吸附作用复合成的发泡剂，有机发泡剂在蒙脱土的层外，主要表现在核磁谱图上，插层前后有机发泡剂的共振吸收峰没有变化。这些都没有达到最初的目的就是将最常用的发泡剂AC或OBSH等插层进入蒙脱土等层状材料的纳米层板间，最终制成有机-无机纳米复合材料。主要是由于以下几个原因，首先AC等有机发泡剂在不同的酸碱条件下很容易分解；第二，反应体系中的水含量对插层过程有着非常大的影响；第三，插层过程对AC等有机发泡剂的分解机理的影响比较复杂，目前学术上仍没有清楚的解释。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种操作简单、生产成本低廉，生产效率高的新型纳米插层复合物的制备方法。本发明方法通过摸索并控制插层过程中的酸碱性，复合分散剂中的含水量，反应温度和时间以及洗涤条件等具体实验参数，最终在一定得实验条件下成功将化学发泡剂通过溶液插层法插层进入纳米级的蒙脱土层间，克服了最近公开的专利(200710098714.0)中的AC在插层后分解为联二脲的情况和公开专利(200710064945.X)中有机发泡剂吸附在蒙脱土层外的情况。本发明中的AC或OBSH分别成功插层进入了纳米级蒙脱土层间，制备得到了目标纳米插层复合物。

本发明为一种制备插层型纳米复合发泡剂的方法，其特征在于将无机层状材料分散于一定量的水中。有机原料溶解于一定量的溶剂中，与层状无机材料悬浊液混合。在一定温度下搅拌，用合适的溶剂多次洗涤以除掉层外吸附的有机发泡剂，离心，干燥，得到插层型纳米复合发泡剂。

本发明方法与现有方法的优势在于得到了制备插层型纳米复合发泡剂的实验条件，而且所制备的插层型纳米复合发泡剂改善了纯有机发泡剂自身的团聚情况，也优于简单混合的无机-有机复合发泡剂。

上述制备方法只有一个插层反应过程，没有分解过程。

上述制备方法中优选使用的有机发泡剂是偶氮二甲酰胺(AC)和4，4’-氧化双苯磺肼(OBSH)。

上述制备方法中所述的无机层状材料蒙脱土必须是钠基蒙脱土或预先钠化的蒙脱土。它的平均初级粒子大小为0.01-1000μm，优选0.01-100μm。

上述制备方法中用到的有机溶剂依据不同的有机发泡剂种类而不同。

上述制备方法中当两种原料混合到一起，H₂O和DMSO就组成了复合分散剂，这其中水的含量非常重要，直接影响到AC能否成功插入蒙脱土层间且是否会分解为联二脲。

上述制备方法中的OBSH插层蒙脱土，由于OBSH分子较大，需要用预插层的方法。用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)预撑蒙脱土，使OBSH容易插入。

本发明所述的偶联剂，要针对所使用的载体和发泡剂进行选择。

本发明所述制备的插层型纳米复合物用途之一是可作为无机-有机纳米复合发泡剂用于微泡塑料加工，其性能也优于常规的有机发泡剂，而且用它制成的发泡材料的机械性能也大大提高。由于有机发泡剂成功插入了层状无机材料的纳米层间，从而使发泡剂粒径锐减，明显改善了团聚现象，有效控制了发泡剂的量，避免了发泡过程中的局部过热。此外无机粘土的层板为层间的有机发泡剂提供了大量的成核点，有机发泡剂使这些成核点更好地分散在塑料基体中，发出的泡更均匀，效率更高，发泡孔径达到了微泡级水平。

附图说明：

图1是本发明实施例一所得产物偶氮二甲酰胺/蒙脱土复合发泡剂的XRD谱图与蒙脱土(MMT)的XRD谱图比较，插层后的蒙脱土的层间距(1.90nm)比原土(1.25nm)明显增大，说明偶氮二甲酰胺已插层进入层间。