[发明专利]包含聚合物和选定层状化合物的复合物及其制备和应用方法

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无。

技术领域

本发明涉及包含聚合物和层状化合物的复合物及其制备和应用方法。更具体地，本发明揭示了剥离层状化合物以制备聚合物复合物的方法。

背景技术

许多产品中常常存在聚合物材料，包括食品储存、医疗器械和汽车。纳米复合物包含聚合物材料和无机层状化合物，例如粘土。当这些无机层状组分适当结合到聚合物基质中时，物理和机械性质可得到明显改进。结合到聚合物基质中的层状化合物的均匀程度影响纳米复合物的特征。

为了使无机层状化合物适当地结合到聚合物基质中，需要高度的嵌入(intercalation)(分子或分子组插入在粘土层之间)和剥离(exfoliation)(层状材料分层为无序的层或片)。为了实现高度嵌入和剥离，可用一些有机化学物处理粘土，以提高粘土的表面疏水性和层间距离。这些粘土称为有机粘土。

但是，在一些情况中，较高的疏水性和较大的层间距离并不一定带来较高程度的嵌入/剥离。因此，相比于较高疏水性和较大层间距离所提供的嵌入和剥离，本领域仍然需要实现程度更高的嵌入和剥离。

发明概述

本发明包括一种生产具有改进的嵌入/剥离形貌的聚合物复合物的方法，以及由这种聚合物复合物制备的制品。该方法包括：将单体与层状化合物混合形成混合物，将该混合物置于聚合条件下，产生聚合物复合物。层状化合物在与单体混合之前，已经用有机化合物进行了处理，产生对单体具有亲合性的经过处理的层状化合物。聚合物复合物可具有嵌入形貌，或者可具有剥离形貌，或者同时具有这两种形貌。与在没有用对单体具有亲合性的化学物处理过的层状化合物存在下制备的其它类似复合物相比，该聚合物复合物可具有较高程度的剥离。

经过处理的层状化合物可具有溶解度参数与单体溶解度参数的差值小于3.0兆帕^1/2的有机基团。经过处理的层状化合物具有的有机基团可包括至少一种烃环基、至少一种甲基丙烯酸酯基或它们的组合。

对层状化合物的处理以及随后的聚合可将层状化合物的层间距离提高至少5埃。

通过与有机阳离子的离子交换来处理层状化合物，产生有机粘土，其具有一个或多个苄基，可具有以下结构：

其中HT是氢化牛脂(Hydrogenated Tallow)(～65％C₁₈；～30％C₁₆；～5％C₁₄)。

层状化合物可选自下组：天然粘土、合成粘土、溶胶、胶体、凝胶、烟气或它们的组合。层状化合物可以是膨润土、蒙脱石、锂蒙脱石、氟锂蒙脱石、皂石、硅镁石、绿脱石、锌皂石、海绿石、蛭石、绿泥石、云母、水云母、白云母、黑云母、金云母、伊利石、滑石、叶蜡石、海泡石、绿坡缕石、坡缕石、磁绿泥石、蛇纹石、高岭石、地开石、珍珠陶土、埃洛石、水铝英石、伊毛缟石、水滑石、菱水碳铁镁石、方解石、硅灰石或它们的组合。

单体可包含芳族部分和不饱和烷基部分，可选自下组：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、对甲基苯乙烯、丙烯酸和甲基丙烯酸或取代的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、乙烯基甲苯或它们的组合。单体的含量为混合物的50重量％-99.9重量％，层状化合物的含量为混合物的0.1重量％-50重量％。

可以向混合物中添加添加剂，添加剂选自下组：二甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸十八烷醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯或它们的组合。混合物中添加剂的含量为0.01重量％-10.0重量％。

可向混合物中加入共聚单体和/或弹性体，它们的量分别为总重量的0.1重量％-50重量％。弹性体可包含共轭二烯单体、1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-丁二烯、2-氯-1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-丁二烯、2-氯-1，3-丁二烯、脂族共轭二烯单体、C₄-C₉二烯丁二烯或它们的组合。

可对聚合物复合物进行取向处理，以产生取向的复合物，其中对复合物的取向处理包括在加工方向或横向或者同时在加工方向和横向上拉伸、旋转、喷吹、浇注或它们的组合。

在另一实施方式中，通过将聚合物与层状化合物配混形成聚合物复合物的方法来生产聚合物复合物；其中层状化合物已经用对聚合物具有亲合性的化学物进行了处理。与在没有用对单体具有亲合性的化学物处理过的层状化合物存在下制备的其它类似复合物相比，该聚合物复合物可具有较高程度的剥离。