【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料及其制备方法，属于粘土复合改性新材料。
技术介绍
1、膨润土是一种天然的无机纳米层状硅酸盐矿物，其主要矿物成分为蒙脱石。蒙脱石片层由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型结构的层状铝镁硅酸盐，单片层的厚度在0.96nm左右，片层宽度在50-200nm左右，是天然的二维纳米材料。蒙脱石片层与片层之间充斥着可交换性阳离子，片层与片层堆叠在一起形成颗粒。蒙脱石的片层天然具有负电荷，其层电荷密度在0.2-0.6之间。蒙脱石主要是由基性火山凝灰岩和火山灰风化而成。我国天然产出的蒙脱石，其层间阳离子主要以钙离子为主，也被称为钙基膨润土。蒙脱石具有亲水性，其在水中可以溶胀分散形成悬浮胶体。对蒙脱石进行插层改性，可将蒙脱石片层由亲水性转变为疏水性，从而在溶剂体系、聚合物体系中发挥优异的纳米片层效应。
2、蛭石也属于天然无机纳米层状硅酸盐矿物，是2：1型结构的层状铝硅酸盐。其层电荷密度较高，在0.6-0.9之间，层间可交换性离子主要为钾离子。蛭石主要是由黑云母、金云母经过风化或热液蚀变形成的。蛭石能够耐高温、是热的不良导体，具有良好的电绝缘性能。蛭石在高温条件下可膨胀形成膨胀蛭石，熔点高，质脆且软，具有良好的阻燃前景。蛭石在水中也可以溶胀，但其悬浮稳定性要差于膨润土。对蛭石进行插层改性，可以将蛭石表面转变为疏水性，从而在聚合物体系中能够更好的分散、提高协效阻燃性能。由于蛭石的层电荷密度高，且具有重复片层结构，导致其插层效果不理想，从而限制其应用。
3、有机改性蒙脱石在聚
4、熔融插层法制备聚合物/膨润土纳米复合材料，对有机改性蒙脱石质量的要求非常高，首先有机改性蒙脱石需要有较好的聚合相容性，在聚合物熔融状态时，可以在聚合物中有效分散，形成均匀状态；其次有机改性蒙脱石需要有较好的耐温性能，在聚合物熔融温度范围内，自身耐温性能可以达到要求。目前市面上有机改性膨润土或有机改性蒙脱石在聚合物中应用仍存在短板，一方面容易引起聚合物基材的黄变；另一方面在其在聚合物中的分散性不够理想，容易形成团聚颗粒从而影响聚合物的力学性能改善。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是制备一种聚合物用纳米层状硅酸盐复合物材料，一方面提高纳米层状硅酸盐复合材料自身的热稳定性能，另一方面提高材料在聚合物基料中的分散性能；产品可用于聚合物复合材料领域，起到提高材料的阻燃性能、力学性能等作用。
2、本
技术实现思路
通过以下技术方案实现：
3、一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其所述方法包括以下步骤：
4、（1）将膨润土、蛭石按照一定比例混合，得到混合层状硅酸盐粘土；
5、（2）混合层状硅酸盐粘土提纯：水中预先加入分散剂，搅拌均匀，得到含有分散剂的水溶液，水温控制在20-70℃；将混合层状粘土分散至溶液中，采用具有剥片、空化射流功能分散设备将混合层状粘土充分分散剥离，分散时间0.5-2h；沉降或离心分离提纯，得到提纯层状硅酸盐粘土悬液；
6、（3）提纯混合层状硅酸盐粘土改性：将步骤2）的提纯层状硅酸盐粘土悬液，升温至40-80℃，搅拌分散，依次加入有机酸、季铵盐进行插层改性，并通过碱调整控制体系改性过程中浆液ph在7-9之间，恒温搅拌反应。然后脱水洗涤，得到改性层状硅酸盐粘土滤饼，滤饼含水率控制在40-70%之间；
7、（4）滤饼改性：在具有捏合混合加热功能的设备中，依次加入改性层状硅酸盐滤饼、协效阻燃剂、硅烷偶联剂，50-80℃恒温捏合混合0.5-2h；得到泥状的纳米层状硅酸盐复合材料；
8、（5）将步骤（4）中的复合材料进行、挤压造粒、干燥、粉碎，得到聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料。
9、本专利技术中所述的膨润土与蛭石的比例为：膨润土：蛭石=10：1-1：10（质量比），优选为8：2-3：7（质量比）。
10、本专利技术中步骤2）所述分散剂为：丙烯酸钠，硅酸钠，偏铝酸钠、苯甲酸钠、三聚磷酸钠，n，n-亚甲基双丙烯酰胺，阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种的复合。分散剂的用量为混合粘土质量的0.1-5%。分散剂在水中分散温度控制在20-70℃之间，保障分散剂的充分溶解或溶胀。
11、本专利技术中步骤2）所述混合粘土在分散剂水溶液中的分散浓度为20-70%；需要强力搅拌分散设备进行搅拌分散，保障粘土充分水化和分散。
12、本专利技术中步骤3）所述的有机酸为：丙烯酸，乙二酸，丁二酸，丙二酸中的一种或几种的复合。有机酸的用量为提纯粘土质量的0.5-5%，酸改性时间为0.5-2小时，改性温度40-80℃。
13、本专利技术中步骤3)所述的季铵盐为：双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二羟乙基甲基氯化铵、双十八烷基二羟乙基甲基氯化铵中的一种或几种的复合。季铵盐的用量为提纯混合粘土质量的10-50%，改性时间为2-10小时，改性温度为50-90℃。
14、本专利技术中步骤4）所述的协效阻燃剂为：硼酸锌、三聚氰胺磷酸酯、环磷酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或几种的复合，协效阻燃剂的用量为提纯混合粘土质量的10%-30%.
15、本专利技术中步骤4）所述的硅烷偶联剂为：乙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、环氧基硅油中的一种或几种复合物，硅烷偶联剂的用量为提纯混合粘土质量的0.5-5%。
16、本专利技术创新采用膨润土与蛭石共分散提纯方法，并将混合硅酸盐粘土充分分散，形成均一的混合浆液。分散剂的加入一方面提高硅酸盐颗粒在水中的分散性，另一方面抑制膨润土片层溶胀和成胶性能，从而更易提纯。同时分散剂在粘土表面的吸附有利于后期在聚合体系中使用时发挥分散剂的作用，促进粘土与聚合基料的分散相容性。
17、本专利技术中创新采用有机酸、季铵盐改性工艺，小分子的有机酸通过插层改性进入粘土层间，将原有的钙离子（膨润土中）、钾离子（蛭石中）置换为氢离子，控制粘土在水中的定向排列；为季铵盐的插层提供更多有效裸漏位点，提高季铵盐插层的效率。示意图见图1。
18、本专利技术创新采用有机改性粘土滤饼与协效阻燃剂、硅烷偶联剂捏合混合改性工艺，通过机械力作用将协效阻燃剂、硅烷偶联剂负载至有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于：所述的膨润土与蛭石的质量比例为：膨润土：蛭石=10：1-1：10，优选为8：2-3：7。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于， 步骤2）中所述分散剂为：丙烯酸钠，硅酸钠，偏铝酸钠、苯甲酸钠、三聚磷酸钠，N，N-亚甲基双丙烯酰胺，阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种的复合；分散剂的用量为混合粘土质量的0.1-5%；分散剂在水中分散温度控制在20-70℃之间，保障分散剂的充分溶解或溶胀。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中混合粘土在分散剂水溶液中的分散浓度为20-70%。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的有机酸为：丙烯酸，乙二酸，丁二酸，丙二酸中的一种或几种的复合；有机酸的用量为提纯粘土质
6.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的季铵盐为：双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二羟乙基甲基氯化铵、双十八烷基二羟乙基甲基氯化铵中的一种或几种的复合；季铵盐的用量为提纯混合粘土质量的10-50%，改性时间为2-10小时，改性温度为50-90℃。
7.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述的协效阻燃剂为：硼酸锌、三聚氰胺磷酸酯、环磷酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或几种的复合，协效阻燃剂的用量为提纯混合粘土质量的10%-30%。
8.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述的硅烷偶联剂为：乙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、环氧基硅油中的一种或几种复合物，硅烷偶联剂的用量为提纯混合粘土质量的0.5-5%。
9.一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料，其特征在于，根据权利要求1-8任一项所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于：所述的膨润土与蛭石的质量比例为：膨润土：蛭石=10：1-1：10，优选为8：2-3：7。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于， 步骤2）中所述分散剂为：丙烯酸钠，硅酸钠，偏铝酸钠、苯甲酸钠、三聚磷酸钠，n，n-亚甲基双丙烯酰胺，阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种的复合；分散剂的用量为混合粘土质量的0.1-5%；分散剂在水中分散温度控制在20-70℃之间，保障分散剂的充分溶解或溶胀。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中混合粘土在分散剂水溶液中的分散浓度为20-70%。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物用纳米层状硅酸盐粘土复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的有机酸为：丙烯酸，乙二酸，丁二酸，丙二酸中的一种或几种的复合；有机酸的用量为提纯粘土质量的0.5-5%，酸改性时间为0.5-2小时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静静，王春伟，施明奎，程雨，郭永兴，郭海彦，王立成，李长昭，
申请(专利权)人：浙江丰虹新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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