[发明专利]一种改性凹凸棒石及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性凹凸棒石及其制备技术，特别涉及一种改性凹凸棒石及其制备方法。

背景技术

自世界上首个人工合成树脂诞生以来，热固性树脂就一直在现代工业技术领域中扮演重要角色，而耐热热固性树脂已经成为电子信息、新能源、航空航天等高新技术领域的关键基础材料。但是耐热热固性树脂普遍存在固化工艺性差（温度高、时间长）和脆性大的问题。

加入催化剂或增韧剂是分别解决这两大问题的常用方法。催化剂可以改善固化工艺，但是也往往提高了树脂的固化程度，从而导致树脂脆性的进一步加大。耐热热固性树脂的增韧剂选择应以保持原有树脂的耐热性为前提，因此，工程热塑性树脂、无机刚性粒子成为增韧剂的主要候选品种。其中，工程塑性聚合物达到较好的增韧效果需要较大的添加量（>10wt%）；此外，其熔点高、粘度大、溶解性差、缺乏活性基团等问题导致在制备改性热固性树脂时存在明显的工艺性问题，同时可能降低原树脂的刚性。相对而言，无机刚性粒子增韧具有添加量小的优势，因此研发基于无机刚性粒子的兼具催化和增韧作用的耐热热固性树脂的多功能改性剂具有广阔的应用价值。

催化剂的结构必须针对具体的催化反应，即热固性树脂的催化剂应该针对具体的树脂品种展开。氰酸酯（CE）树脂是耐热热固性树脂的典型代表，在电子信息、绝缘电气等众多领域显示出巨大的应用前景。因此，研发CE树脂的多功能改性剂具有显著的应用价值。

凹凸棒石是一种天然一维纳米材料矿物，具有特殊的纤维状晶体结构及独特的分散、吸水、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有很好的可塑性和粘结力，被誉为“千土之王”，在信息、生物、航空、航天、海洋开发、新材料和新能源等高新技术产业中具有广阔的应用前景。近年来，凹凸棒石改性热固性树脂方面的研发工作逐渐增多，其目的主要在于对树脂力学性能的增强。针对CE树脂的改性方面，凹凸棒石表面带有-OH等活性基团，该特点对CE固化有一定的催化作用，但是催化效果有待提高；此外，这些基团也有利于凹凸棒石在树脂中具有一定的分散性，但是依然存在较多的凹凸棒石团聚。因此，未改性凹凸棒石不能满足CE树脂的多功能改性要求。

目前，用于CE固化的催化剂主要分为三类，其中过渡金属盐/壬基酚混合催化体系的突出特点是催化活性高，很少的添加量即可将CE固化反应放热峰温度降低约100℃。混合体系中壬基酚的存在有两个目的，一是起助催化作用，二是，解决过渡金属盐在CE中分散差的问题，起助溶作用。但是，壬基酚类助剂会与CE单体发生副反应，生成氨基甲酸酯，其在固化高温阶段分解出CO₂，往往对CE固化物产生不良性能。因此，如何在继承过渡金属盐/壬基酚混合催化体系的高效催化优势的前提下，提供新型CE树脂固化催化剂，具有十分重要的意义和应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种能够同时解决CE树脂存在的固化工艺性差、脆性大的两大瓶颈问题的多功能改性剂，其制备方法简单易行，原材料来源广泛，适合大规模应用。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种改性凹凸棒石的制备方法，包括如下步骤：

1、按质量计，将1份凹凸棒石加入到50～100份浓度为5～6mol/L的盐酸中，在温度为75℃～85℃中的一个恒温温度条件下反应1～2h，经抽滤，洗涤，干燥，得到酸化凹凸棒石；

2、按质量计，将1份步骤1制得的酸化凹凸棒石均匀分散在60～86份甲苯中，得到稳定的分散液A；在搅拌条件下，在分散液A中加入6～15份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在温度为90～120℃的条件下反应8～12h；经抽滤，洗涤，干燥，得到氨基化凹凸棒石；

3、按质量计，将1份步骤2制得的氨基化凹凸棒石均匀分散在100～200份乙醇中，得到氨基化凹凸棒石分散液B；在搅拌条件下，向分散液B中加入由16～30份水杨醛与80～100份乙醇组成的混合液，而后回流反应12～24h；经抽滤，洗涤，干燥，得到席夫碱-凹凸棒石；

4、按质量计，将1份步骤3制得的席夫碱-凹凸棒石均匀分散于100～200份乙醇中，得到席夫碱-凹凸棒石分散液C；在N2保护和搅拌条件下，向分散液C中加入0.96～4.52份四水合乙酸锰，而后回流反应12～24h；再经抽滤，洗涤，干燥，即得到一种改性凹凸棒石。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种改性凹凸棒石。