[发明专利]一种易分散具有反应性有机粘土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蒙皂石粘土有机改性领域，尤其涉及一种易分散具有反应性有机粘土及其制备方法。

背景技术

传统的有机粘土如Bentone34、38、27、52、120、150、1000，SD1、SD2、SD3，Claytone40、HY、HT、APA、AF，Tixgel MP100、MP250、EZ100等有机粘土以及国内现有的一些有机膨润土流变助剂所用的有机插层改性剂均为无反应性的双长链烷基铵盐、双长链烷基苄基铵盐或单长链烷基铵盐、单长链烷基苄基铵盐。例如双十八（十六）二甲基铵盐、双十八（十六）甲基苄基铵盐、十八（十六）烷基三甲基铵盐、十八（十六）烷基二甲基苄基铵盐、十八（十六）烷基二甲基异辛基铵盐等。用这些阳离子有机铵插层改性的有机粘土在有机溶剂或树脂体系中仅仅作为一种流变助剂或增稠悬浮剂使用，对于具有反应性的树脂、聚合物例如不饱和聚酯、环氧树脂、丙烯酸树脂以及不饱和聚烯烃、二烯烃等聚合物，传统有机粘土由于插层剂无反应性基团，不能参与进一步聚合反应，因而蒙脱石层片的剥离、分散得到抑制，常常难于达到纳米尺寸的充分分散。

用单长链烷基（苄基）铵盐插层改性的有机粘土，由于插层剂的分子尺寸相对较小，形成的有机粘土在脱水，干燥过程中容易团聚粘结，因此在溶剂、树脂、聚合物中的分散性往往较差，难于达到充分分散。

以往曾用二丙烯基二甲基铵盐直接插层改性制得含烯基的有机蒙脱石，由于插层剂碳链太短，分子尺寸太小，不足以有效覆盖蒙脱石层片层面，d001仅1.4nm，因而在溶剂和聚合物中亲油性差，难于有效分散，故虽有烯基反应性基团却难于被应用，后采用长链烷基铵盐与短链二丙烯基二甲基铵盐复配共插层改性蒙脱石，制得的有机土虽d001增至2.2nm，在溶剂树脂中的分散性仍然较差，且层间反应性烯基的含量受到限制。

发明内容

本发明旨在克服现有有机粘土存在的上述不足，本发明的目的是提供一种易分散具有反应性有机粘土的制备方法，该有机粘土在有机溶剂、树脂（主要是不饱和树脂、聚合物）既有良好的分散性、流变性又具有反应性、经济性的有机粘土，既可以作为一种有机涂层材料的流变助剂又可以成为一种纳米复合材料的改性剂。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种易分散具有反应性有机粘土，该有机粘土由以下的组分复配有机插层改性制备得到：

1）高纯蒙皂石，高纯蒙皂石的原料选用单位半晶胞层电荷密度为0.25-0.40的层状蒙皂石类镁硅酸盐或铝镁硅酸盐，高纯蒙皂石中蒙皂石含量>95%，可交换性阳离子交换容量为85-115mmol/100g土；

2）含烯基的长链烷基铵盐，用量为高纯蒙皂石CEC量90~120%； 

3）多烯基扩链剂，为高纯蒙皂石质量的1-5%；

4）钛酸酯，用量为高纯蒙皂石质量的0-5%。

本专利高纯蒙皂石的原料系单位半晶胞层电荷密度为0.25-0.40膨胀性层状铝（镁）硅酸盐蒙皂石粘土，包括蒙脱石、贝德石、皂石、汉克托石等，例如常用的钙基膨润土、镁基膨润土、钙镁基膨润土、钙钠基膨润土、钠基膨润土等。单位半晶胞层电荷密度>0.4的蒙皂石粘土，不适宜用于此类有机粘土的制备。

作为优选，所述的含烯基的长链烷基铵盐相应的季铵盐的结构式如下：

   ；

式中

X为Cl^-、Br^-，典型的为Cl^-；

R₁为C₁₂-C₂₄烷基，优选为C₁₂-C₁₈烷基；

R₂为CH₃、CH₂-CH₂OH或C₁₂-C₁₈烷基，优选为CH₃或C₁₂-C₁₈烷基；

R₃为CH₃、CH₂-CH₂OH ，优选为CH₃；

R₄为CH₂、CH₂-CH₂、CH=CH。

所述的含烯基的长链烷基铵盐典型的结构式如下：

    (A)

或