[发明专利]聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及包含聚合物和无机添加剂的聚合物复合材料，更具体地，涉及可溶胀的材料层，及所述聚合物复合材料的制备方法。

包含有一或多种添加剂如遍及所述连续聚合物基体分散的颗粒或纤维材料等的聚合物基体的聚合物复合材料是公知的。通常加入添加剂以增强聚合物的一或多种性能。

常用的添加剂包括层状无机材料如微米级滑石、绿土粘土和云母。这些材料也可称为无机硅酸盐。也可使用其它不含硅的层状无机材料。

已描述了许多技术用于使层状无机材料分散在聚合物基体中。已建议使所述层状无机材料层(例如片晶)遍及聚合物分散。然而，在没有一些附加处理的情况下，聚合物将不充分地渗入所述添加剂层间空隙内，所述层状无机材料层将不够均匀地分散在聚合物中。

为促使所述层状无机材料更均匀地分散在聚合物中，如US4 889885中所述，用鎓离子(例如烷基铵离子或适合地官能化的有机硅烷)交换天然形式的无机硅酸盐或云母型硅酸盐和其它多层颗粒材料中存在的钠或钾离子。此阳离子交换过程可使所述通常亲水的云母型硅酸盐变得亲有机物并使所述层状材料的层间距离增大。使所述云母型硅酸盐变得亲有机物的另一方法是分散在乙二醇或其它适合的溶剂中或在其中合成。所述亲有机物的云母型硅酸盐包括通常称为有机粘土的那些材料。其它方法也可使先前亲水的云母型硅酸盐亲有机物。随后，使所述层状材料(通常称为“超微填料”)与所述聚合物的单体和/或低聚物混合，和所述单体或低聚物聚合。也可使所述超微填料与聚合物熔融混料或熔体共混。所述超微填料与所述单体、低聚物或聚合物共混导致所述层状材料的平均层间距离增加。此平均层间距离增加称为层状材料分层或剥离。

WO93/11190中描述了一种形成聚合物复合材料的方法，其中使有反应性有机硅烷化合物的层状颗粒材料分散在热塑性聚合物或可硫化橡胶中。

其它含有所谓超微填料(nanofiller)的聚合物复合材料和/或其制备方法描述在US4 739 007；4 618 528；4 528 235；4 874 728；4 889 885；4 810 734；和5 385 776；WO95/14733；WO93/04117；化学材料(Chem.Mater.)Vol.6,p468-474和1719-1725；和Vol.7,p2144-2150；化学材料(Chem.Mater.),Vol.8,p1584-1587(1996)中。

US5 554 670描述了交联的环氧基超微复合材料，由双酚A的二环氧甘油醚(DGEBA)和一些特殊的固化剂生产。该专利教导双官能的伯或仲胺不产生分层的超微复合材料结构，而产生不透明的复合材料。

Chem.Mater.,Vol.8,p1584-1587(1996)描述了在形成有机粘土中完全离子交换以提供有最佳性能的超微复合材料的重要性。

然而，即使有许多已描述的复合材料和方法，但仍需要有形成由多层添加剂衍生的聚合物复合材料的改进方法以制备性能比单独的聚合物改善的复合材料。

因此，一方面，本发明是一种聚合物复合材料，包含环氧乙烯基酯树脂、不饱和聚酯或其混合物的基体，由具有亲有机物性质的多层无机材料衍生的分层或剥离颗粒分散于所述基体中。

第二方面，本发明是一种形成复合材料的方法，包括使环氧乙烯基酯树脂、不饱和聚酯或其混合物与具有亲有机物性质的多层无机材料接触。

本发明的聚合物复合材料可表现出极好的性能平衡，与含有未使之变得亲有机物的相同多层无机材料的复合材料相比，可表现出一或多种优越的性能如改善的热或耐化学品性、耐着火性、阻燃性、优越的对极性液体和气体扩散的耐性、在极性溶剂如水、甲醇或乙醇存在下的屈服强度、或增强的刚性和尺寸稳定性。

本发明聚合物复合材料适用作防渗膜、防渗泡沫、或其它用任何常规的热固性生产方法成型或挤出的热固性制品。所述制品可用于各种各样的应用，包括基础设施如桥和公路、海运业应用、运输(例如汽车和飞行器)零部件、电子业、办公设备如计算机外壳、建筑材料、和包装材料。

图1为实施例1中所述不饱和聚酯复合材料的XRD(X-射线衍射)图。

图2为实施例2中所述不饱和聚酯复合材料的XRD图。

图3为实施例3中所述乙烯基酯复合材料固化之前的XRD图。

图4为实施例3中所述乙烯基酯复合材料用环烷酸钴固化之后的XRD图。

图5为用环烷酸钴和MEKP固化的图4中所示乙烯基酯复合材料的放大300倍的TEM(透射式电子显微术)图象。