[发明专利]聚合物－有机粘土复合材料及其制备

说明书

本发明涉及一种包含聚合物和无机添加剂，更具体为可膨胀材料层的聚合物复合材料及一种制备该聚合物复合材料的方法。

包含具有一种或几种添加剂的聚合物基体的聚合物复合材料是熟知的，该添加剂如分散在整个连续聚合物基体中的粒状或纤维状材料。添加剂的加入常常是提高聚合物的一种或几种性能。

有用的添加剂包括无机层状材料如滑石粉、绿土粘土和微米级的云母。这些材料也称为无机硅酸盐。但是，也可用其它不含硅的无机层状材料。

已经描述了许多将无机层状材料分散在聚合物基体中的方法。已建议将层状无机材料的各个层如小片分散到整个聚合物中。但是，没有一些附加的处理，聚合物不能充分渗入到添加剂层间的间隔中，且层状无机材料的各层不能充分均匀分散在聚合物中。

如美国专利4,889,885所述，为了使层状无机材料在聚合物中分散更均匀，通常以无机硅酸盐或云母型硅酸盐和其它多层粒状材料的自然形式存在的钠离子或钾离子与鎓离子(例如烷基铵离子或适当官能化的有机硅烷)进行交换。这种阳离子交换方法赋予通常为亲水性的云母型硅酸盐以亲有机性，并使层状材料的层间距增加。亲有机的云母型硅酸盐包括常常称为有机粘土的那些材料。其它方法也可赋予前述亲水性云母型硅酸盐以亲有机性。随后，层状材料(通常称为“超微填料”)与聚合物的单体和/或低聚体及聚合的单体或低聚体混合。超微填料也可以与聚合物进行熔融配混或熔融共混。超微填料与单体、低聚体或聚合物的共混导致层状材料的平均层间距增加。

WO93/11190描述了另一种形成聚合物复合材料的方法，其中具有反应性有机硅烷化合物的层状、粒状材料分散在热塑性聚合物或可硫化橡胶中。

另外，在美国专利4,739,007、4,618,528、4,528,235、4,874,728、4,889,885、4,810,734、4,889,885、4,810,734和5,385,776、WO95/14733、WO93/04117、《化学材料》第6卷第468～474页和1719～1725页和第7卷第2144～2150页以及《化学材料》第8卷第1584～1587页(1996)中描述了含有这些所谓超微填料的其它聚合物复合材料和/或其制备方法。

美国专利5,554,670描述了从双酚A的二缩水甘油醚(DGEBA)和一些特定的固化剂制备的交联的环氧基超微复合材料。该专利教导双官能的伯胺或仲胺并不产生脱层的超微复合材料结构，反而导致不透明的复合材料。

《化学材料》第8卷第1584～1587页(1996)描述了在形成有机粘土而提供具有最大性能的超微复合材料的过程中离子进行完全离子交换的重要性。

但是，即使有许多这些所述复合材料和方法，仍然期望有一种形成从多层添加剂得到的聚合物复合材料以制备较单一聚合物的性能有提高的复合材料的改进方法。

因此，本发明的一个方面为包含羟基官能化聚醚基体的聚合物复合材料，该聚醚基体中分散有从具有亲有机性的多层无机材料而来的脱层或剥离粒子。

本发明的另一个方面是形成复合材料的方法，该方法包括将羟基官能化聚醚或聚醚的前体与具有亲有机性的多层无机材料接触。

在优选的实施方案中，该聚合物为可熔融加工的热塑性羟基官能化聚醚，且该方法包括在足以使多层无机材料分散到聚合物中的条件下将聚合物与具有亲有机性的多层无机材料混合。

同含有没有赋予亲有机性的同样多层无机材料的复合材料相比，本发明的聚合物复合材料能显示优良的平衡性能，且能显示一种或几种更好的性能如改进的耐热或耐化学性、抗燃性、更好的耐极性液体和气体的扩散性、在极性溶剂如水、甲醇或乙醇存在下更高的屈服强度、或劲度提高和尺寸稳定性提高。

用任何传统的热塑性制备方法，本发明的聚合物复合材料可用作隔离膜、隔离泡沫体或其它模制或挤出热塑性制品。这些制品可用于不同的方面，包括运输(例如汽车和飞机)部件、电子器件、商用设备如计算机外壳、建筑和结构材料及包装材料。