公开了通式［Ｍ↓［１－ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［ｘ］↑［３＋］（ＯＨ）↓［２］］↑［ｘ＋］［Ａ↓［ｘ／ｎ］↑［ｎ－］.ｍＨ↓［２］Ｏ］↑［ｘ－］的合成水滑石，其中Ｍ↑［２＋］是二价阳离子，Ｍ↑［３＋］是三价阳离子，Ａ↑［ｎ－］是一种有机阴离子，它选自Ｃ↓［１６］－Ｃ↓［１８］酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根、乙烯基乙酸不饱和羧酸根和Ｃ↓［２］和更高级有机酸的羧酸根，该酸含有至少一个选自氮、磷、硫或卤素的杂原子，及其合成方法与用途。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及新的合成水滑石，它们的合成与应用。本专利技术的合成水滑石可用高于C4的有机阴离子制成，也可用具有官能团的有机阴离子制成，其中包括C6、C8、C10和C18直链酸饱和羧酸根(carboxylate)，芳族类，例如苯甲酸根、氯代苯甲酸根、萘甲酸根和p-羟基苯甲酸根；丙烯酸、甲基丙酸烯、乙烯基乙酸的羧酸根以及这些有机阴离子的混合物。本专利技术的合成水滑石也可以用含有如氮、硫、磷和卤素杂原子的C2和更高级有机酸的羧酸根制成。
技术介绍
水滑石是水镁石，一种天然存在的层状氢氧化镁矿物的衍生物。用三价金属阳离子(例如铝)取代通常在层中存在的一些镁阳离子，可以制备出合成水滑石。也可以用其他二价阳离子取代镁阳离子。这种取代将导致该层上出现净的正电荷，这样需要一种嵌入阴离子，以达到该分子为净中性电荷。已推导出下述合成水滑石通式x+x-式中，M2+是镁和/或其他二价阳离子，M2+是铝和/或其他三价阳离子，An-是阴离子。除了这种阴离子，还应指出水也是这种点阵结构的一部分。在授予Schutz等人的US 5 399 329中描述了一组具有独特层状形态的水滑石，而该专利已转让给本专利技术的受让人。Schutz‘329专利的全部内容作为参考文献加以引用。Schutz‘329专利的水滑石由C1-C4饱和羧酸衍生的阴离子构成。Schutz‘329专利的一般合成方法涉及氧化铝源与羧酸在水中的反应，得到的混合物接着与镁源反应。反应物的大致摩尔比如下2Mg∶1Al∶1阴离子，其中阴离子是所用酸的羧酸根。尽管人们通常观察到非羧酸根阴离子水滑石的六角形态，但Schutz‘329专利的羧酸根阴离子水滑石具有独特的形态，在本专利中这种形态称之“类似层状”的。水滑石层之间的距离用d间距量度，其距离取决于嵌入阴离子的大小。例如，采用Schutz‘329专利方法由下述阴离子制备的羧酸根水滑石具有以下d间距甲酸羧酸根7.64，乙酸羧酸根12.3，丙酸羧酸根13.02，异丁酸羧酸根15.15。在Schutz‘329专利中，在含水介质中，氧化铝与羧酸在约60℃下反应30分钟，接着在温度95℃下加入氧化镁反应约6小时，这样可以制备出类似层状水滑石。该反应产物在干燥后得到希望的凝胶水滑石。尽管Schutz‘329专利方法对大多数水溶性羧酸，如C1-C4羧酸都相当有效，但它对那些非水溶性的酸却不怎么有效。事实上，丁酸(一种C4酸)在Schutz‘329专利方法中只是取得了有限的成功。水滑石具有许多用途，其中包括作为催化剂或催化剂前体、离子交换剂、离子吸收剂、离子清除剂的这样一些应用，还具有作为抗酸剂的医学用途。水滑石在聚合物中还可用作纳米复合材料，提供各种增强特性。在现有技术中曾描述聚合物与其他无机组分，例如粘土和云母的混合复合材料，作为具有改进机械性能的混合复合材料。术语纳米复合材料反映了纳米级无机组分粒子在聚合物基体中的分散。在转让给Mitsui Petrochem Ind.Ltd.的日本专利申请96-189168中，在聚丙烯合成中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在的水滑石，还使用了其他的添加剂，据说可得到良好的熔体流动指数、弯曲模量和伊佐德冲击强度。在转让给AtoChem，Fr.的EP 0 910 131中，在乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在的水滑石，据说可形成具有良好粘附性和防渗性的薄膜。在转让给Du-Pont Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.的日本专利申请86-296799中，在线性低密度聚乙烯中使用了含有碳酸根阴离子的天然存在水滑石，据说可得到具有绝热性能和良好抗拉强度的薄膜。大多数纳米复合材料聚合物应用是使用柱状粘土和/或天然存在水滑石。曾表明，尼龙-6和5％粘土纳米复合材料的复合组合物的抗拉强度高40％、拉伸模量高68％、弯曲强度高60％和弯曲模量高126％(参见Int’l.SAMLE Symp.Exhib.1998，431053-1066)。据信纳米复合材料以下面两种方式分散在聚合物中1)以混乱方式，如通过嵌入；或2)以分层(exfoliation)方式，在这种方式中纳米层在聚合物中有规律地间隔。据信分层能导致聚合物性质的改善。在涉及各种粘土的专利和科学文献中有许多参考文献，用极性聚合物(如聚酰胺)使这些粘土改性，并与其结合形成纳米复合材料。但是，由于极性纳米粒子与非极性聚合物不相容，将纳米粒子添加到非极性聚合物(如聚烯烃)制备纳米复合材料是一项极为困难的任务。这种不相容性常常导致无机组分在聚合物中非均匀分布，从而得到非最优化的性能。典型地，将非极性聚合物与一种类似而经化学改性的聚合物(例如聚丙烯-g-MA)结合起来可以克服这一困难，后一种聚合物含有起到使分子相容作用的极性官能团。改性聚丙烯的极性官能团能与纳米粒子的极性相互作用，而改性聚丙烯的非极性部分与聚丙烯基体相互作用。大概两种极性官能团之间的相互作用提供了分层和相容两种作用，从而得到纳米粒子均匀分布的纳米复合材料。US 5 973 053描述了一种层状复合粘土材料，其中有机鎓离子和一级的(primary)、二级的(secondary)有机“宾客”分子加入到层间空间中，增加层间距。加入有机鎓离子可起增加粘土与聚合物相容性的作用，并且有利于粘土分散在混合复合材料中。在“控制粘土矿物/聚丙烯纳米复合材料机械性能的因素”，材料科学杂志(Journal of Materials Sciences)35(2000)1045-1050中，Oya等人描述了使用极性单体，二丙酮丙烯酰胺和马来酸改性聚丙烯作为相容剂嵌入粘土。然后，该有机粘土与通常的聚丙烯混合，制备纳米复合材料。在“聚(丙烯)/有机-粘土纳米复合材料形成相容剂官能度和有机粘土改性的影响”，大分子材料工程(MacromolecularMaterial Engineering)275，8-17(2000)中，Reichert等人描述了在有或没有使用马来酸酐改性聚丙烯的二氧化硅粘土中，使用烷基胺作为嵌入剂。在该技术中需要新合成水滑石，这种水滑石是用高于C4的有机阴离子制成的，也是由具有官能团的有机阴离子制成的，其中包括C6、C8、C10和C18直链酸饱和羧酸根；芳族化合物，例如苯甲酸根、氯代苯甲酸根、萘甲酸根和p-羟基苯甲酸根；丙烯酸、甲基丙烯酸和乙烯基乙酸的羧酸根；以及这些有机阴离子的混合物。可以发现，这样一些新合成水滑石在其用途中在聚合物应用中用作纳米复合材料，因为这些合成水滑石可根据由其制成聚合物希望达到的性能而定制。还需要改性的水滑石，该水滑石由C2和更高有机酸的羧酸根制成，这些酸含有如氮、硫、磷和卤素的杂原子，它们可用于聚合物纳米复合材料，也更容易分散在非极性聚合物中，而不需要使用相容剂。专利技术的简要说明本专利技术提供了一种具有下述通式的合成水滑石x+x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种有机阴离子，它选自C5-C18酸直链羧酸根、芳族酸羧酸根、丙烯酸羧酸根、甲基丙烯酸不饱和羧酸根和乙烯基乙酸不饱和羧酸根。本专利技术还提供了一种具有下述通式的合成水滑石x+x-其中M2+是二价阳离子，M3+是三价阳离子，An-是一种阴离子，它含有由至少两种选自C2-C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有下述通式的合成水滑石：［Ｍ↑［２＋］↓［１－ｘ］Ｍ↑［３＋］↓［ｘ］（ＯＨ）↓［２］］↑［ｘ＋］［Ａ↑［ｎ－］↓［ｘ／ｎ］.ｍＨ↓［２］Ｏ］↑［ｘ－］其中Ｍ↑［２＋］是二价阳离子，Ｍ↑［３＋］是三价阳离子，Ａ↑［ｎ－ ］是至少一种含有酸的羧酸根的有机阴离子，该酸含有至少一种选自氮、磷、硫或卤素的杂原子。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TS布里马，M福吉，金世铉，EB汤森德四世，GR小加拉赫尔，
申请(专利权)人：桑诺克公司RM，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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