[发明专利]一种剥离型水滑石的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水滑石技术领域，特别是涉及一种剥离型水滑石的制备方法及其应用。

背景技术

水滑石又名层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDH)，具有层状结构，其基本结构层是由M²⁺-OH、M³⁺-OH八面体组成，形成带正电荷的层板，在结构层之间填充了阴离子层和水分子，因此又被称为阴离子粘土，其层片状结晶结构对塑料材料有良好的填充增强作用。最常见的水滑石为镁铝复合氢氧化物，其代表性化学结构式为：[MgAl(OH)₈]₂CO₃·H₂O。水滑石加热到190～250℃时，发生第一次热分解，结晶水以水蒸气形式释放并带走大量热量，该反应的峰值温度一般在210℃左右，失重率在12～15％，吸热值最高可达410J/g以上。由于LDH层板间电荷密度大，层间距离小，且聚烯烃极性小，用一般方法很难使得LDH剥离在聚烯烃基体中。所以，目前尚未见到任何专利可以将LDH剥离均匀分散在聚烯烃基体中。

文献Arira Ookubo，kenta Ooi and Hiromu Hayashi.Langmuir，1993，9.1418-1422和A.Legrouri，M.Barroug，A.De Roy，and J.P.Besse.Journal of MaterialsScience Letters，1999，18，1077-1079，均采用离子交换法，在碱性条件下，分别以Mg-Al-Cl LDHs、Zn-Al-NO₃ LDHs为前驱体，制备层间阴离子为磷酸一氢根的插层水滑石(LDHs)。前一种制备方法的不足之处是：插层前驱体Mg-Al-Cl水滑石和插层Mg-Al-HPO₄水滑石的制备条件苛刻，需要调节PH值，低温下长时间反应，且得不到剥离型的水滑石；后一种方法的不足之处是：用N2保护操作复杂，且PH值不易调控，插层产物规整性较差。

在公开号CN 1475535A中公开了一种磷酸根插层水滑石的制备方法。该法是利用离子交换插层法制备，其中层间阴离子主要是以磷酸根二氢形式存在。但是其层间的磷酸根二氢阴离子主要是以物理吸附和静电力的形式存在于水滑石片层间，没有形成稳定的化学键，所以容易迁移出来，达不到好的阻燃效果，且水滑石没有完全剥离，发挥不出水滑石纳米片层优越的纳米效应。

在公开号CN101284994A中公开了一种聚磷酸根柱撑水滑石无机阻燃剂的制备方法。该法是利用两步法制备，过程比较繁琐。同样聚磷酸根离子只是以物理吸附和静电力的形式存在于水滑石片层间，且其中所采用的聚磷酸铵的聚合度比较低，聚合度只达到20左右。同样水滑石没有剥离，发挥不出水滑石纳米片层优越的纳米效应，且水滑石表面没有经过处理，与聚烯烃的相容性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有水滑石不能完全剥离的缺陷，提供一种剥离型水滑石的制备方法及其应用，该剥离型水滑石可以在聚烯烃中很好的分散，提高其阻燃性能和与聚烯烃的相容性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供的剥离型水滑石的制备方法：以层间阴离子为CO₃^2-的水滑石LDH-CO₃作前体，经预处理后与乙烯丙烯酸无规共聚物混合，在螺杆挤出机内挤出得熔融剥离型水滑石。

在上述制备方法中，各优选参数为：预处理后的水滑石LDH-CO₃与乙烯丙烯酸无规共聚物的重量份比例为1∶2～3。在螺杆挤出机内挤出时，螺杆转速为60～120rpm，挤出温度控制为170℃、180℃、190℃和200℃。

前述制备方法中，水滑石的其中一种预处理方法为：所述预处理为将水滑石LDH-CO₃在80～200℃处理6～10个小时。用该预处理方法处理的水滑石与乙烯丙烯酸无规共聚物挤出反应所得的水滑石叫熔融剥离型水滑石，它是利用水滑石具有可插层组装、记忆还原等性能，水滑石表面高活性的羟基能与羧基发生酯化反应而在水滑石表面熔融接枝乙烯丙烯酸无规共聚物来制备剥离型水滑石材料。

本发明还提供了水滑石的另外一种预处理方法：将水滑石LDH-CO₃在200℃～500℃处理6～10个小时；然后加入酸性聚磷酸铵热溶液中，在超声波环境下反应10～30分钟，然后在60℃～70℃条件下搅拌反应3～5天，过滤，干燥后研磨。