[发明专利]剥离型蒙脱土/马来酸酐-苯乙烯离聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种剥离型蒙脱土/马来酸酐-苯乙烯离聚物复合材料及其制备方法和应用。 

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为一种热塑性通用塑料，可分为非工程塑料级和工程塑料级。非工程塑料级主要用于纤维、饮料瓶、片材、耐烘烤食品容器等，工程塑料级主要用于汽车、电子电器、机械工业等。PET的长期使用温度可达120℃，在较高的温度范围内具有优良的物理机械性能，如冲击强度高、耐摩擦、刚性高、硬度大、尺寸稳定、电绝缘性能好，不溶于绝大多数有机溶剂和无机酸，因此PET的应用非常广泛。

PET分子链上的C=O基团降低了分子链的对称性，主链上的苯环增加了PET分子的刚性，使得分子链段运动变慢，因此，PET结晶速率慢，在注塑成型时加工困难、模具温度高、生成周期长，限制了PET在工程塑料领域的应用。因此，提高结晶速率成为PET工程化改性的关键技术之一。为了改进PET的结晶性能，一般采用共聚、共混及添加成核剂等方法。共聚法主要在指PET酯化过程中共聚1，4-丁二醇，1，3-丙二醇，对羟基苯甲酸等单体，但是这种方法操作工艺复杂，不易于工业化。共混法主要是PET与PBT、PC、PA、PLA、聚烯烃等共混改善PET的结晶性能，但是共混法不易找到合适的增容剂。添加成核剂法操作工艺简单，目前，全球几十个厂家生产的PET工程塑料，基本都是通过加入成核剂来提高PET的结晶性能。由于低分子的羧酸盐作为成核剂时会引起聚酯降解，因此，高分子离聚物已经成为PET成核剂的一个合理选择。根据前期的研究成果，加快PET的结晶速率主要通过提供更多的结晶界面和加快分子链的运动。高分子离聚物可以与PET链段末端进行反应从而提供结晶位点起到异相成核的作用；纳米有机蒙脱土是多层结构，共混纳米有机蒙脱土到PET中去类似于共混滑石粉等无机物，同样也可以起到异相成核的作用，但是纳米有机蒙脱土容易团聚在一起，降低了其作用效果，因此需要将纳米有机蒙脱土进行剥离，使其在PET熔体中更好地分散。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可作为成核剂的剥离型蒙脱土/马来酸酐-苯乙烯离聚物复合材料及其制备方法和应用。

本发明提供的剥离型蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐离聚物复合材料中，苯乙烯-马来酸酐的离聚物可以与PET末端的羟基进行反应，因此使离聚物与PET基体相容并且使得剥离的蒙脱土片层可以在PET中更好地分散。蒙脱土片层可以为PET的结晶提供成核界面，另外，苯乙烯-马来酸酐离聚物也可以起到异相成核的作用，并且诱导PET链的规整排列，从而提高PET的熔融结晶温度，加快速率。

本发明提供的剥离型蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐离聚物复合材料的制备方法，是通过原位插层自由基聚合，将苯乙烯和马来酸酐单体通过扩散作用进入有机蒙脱土（MMT）片层，然后在MMT片层间聚合，利用聚合热将MMT片层打开、剥离，形成剥离型蒙脱土和马来酸酐-苯乙烯共聚物复合材料；将蒙脱土和马来酸酐-苯乙烯共聚物复合材料经过水解和盐化制备得剥离型蒙脱土和马来酸酐-苯乙烯离聚物复合材料。本方法可以实现MMT与载体聚合物分子级复合，进一步优化MMT片层的分散效果。

具体步骤如下：

（1）蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成

将一定比例有机蒙脱土、马来酸酐单体、苯乙烯单体、引发剂和溶剂混合均匀，在氮气氛围中，60～80℃加热反应1～1.5小时，然后将反应产物在沉淀剂溶液中析出，经提纯、干燥，得到蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐共聚物；

（2）蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐离聚物的制备

将干燥后的蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐共聚物在1，4-二氧六环溶液中溶解，然后往溶液中滴加碱的甲醇饱和溶液；生成的离聚物从溶液中析出，真空抽滤得到蒙脱土/离聚物复合材料固体；将得到的蒙脱土/离聚物复合材料固体提纯，最终得到纯净的蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐离聚物复合材料，真空干燥保存。 

本发明中，马来酸酐：苯乙烯的质量比例为1：1～1：5，马来酸酐：引发剂的质量比例为200：1～1000：1，有机蒙脱土的用量为苯乙烯和马来酸酐用量质量的5%~20%。

本发明中，所述溶剂为环己酮；所述引发剂为过氧化苯甲酰或者偶氮二异丁腈；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氢氧化钙等；所述沉淀剂溶液为甲醇或者石油醚。

本发明中，苯乙烯-马来酸酐共聚物的相对分子量为5000～100000之间。

本发明制备的剥离型蒙脱土/苯乙烯-马来酸酐离聚物复合材料，可以用于PET的成核剂、聚合物的增韧剂及增容剂等。