【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机/有机复合薄膜功能材料，具体涉及一种水滑石材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚氨酯广泛应用于食品包装、运输、建筑、航空航天等领域，在国民经济中发挥着重要作用。在航空航天、包装等领域，材料的气体阻隔性能和耐老化性能至关重要。但由于聚合物材料原子堆积密度较低，具有一定的自由体积，气体分子可以缓慢渗透，导致其气体阻隔性能较差。近年来，人们发现片状无机填料如粘土、石墨烯等可有效提高聚合物材料的气体阻隔性能，其作用原理在于片状填料所形成的“迷宫效应”，有效延长了气体在聚合物基体中的扩散路径。但石墨烯制备过程复杂，粘土尺寸难以控制，且其功能较为单一，在应用中还存在诸多问题，难以实现规模化应用。此外，目前仍然存在颗粒尺寸难以控制以及填料与聚合物之间相容性低等问题。另外，聚氨酯在光、热、氧环境下会发生老化降解，导致聚氨酯物理性能劣化而失效。
2、水滑石(ldhs)类二维阴离子型层状材料因其较大的组成和结构可调控性，受到了人们的广泛关注。ldhs是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，具有层板金属元素比例可调，层间阴离子可交换等特点。与其他无机填料和功能性添加剂相比，水滑石在功能性方面更具优势。近年来，人们发现，水滑石具有较好的气体阻隔性能。文献chem.eng.sci.,2023,280,119016采用层层自组装法制备了十二烷基硫酸钠改性的层状双氢氧化物与聚(己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯)复合的杂化薄膜。研究结果表明，水滑石的二维层状结构阻碍了气体分子的扩散，大大降低了氧气透过率。文献rsc adv.,
3、cn112724463a采用水热法和离子交换法制备单宁酸改性水滑石，然后通过层层自组装的方法，将水滑石与聚氧化乙烯进行组装，制备了具有优异气体阻隔性能的可拉伸阻气薄膜，但所制备的水滑石尺寸较小，且层层自组装方法操作步骤繁琐，在制备较大尺寸的薄膜时存在极大的限制，目前仍无法工业应用。
4、cn104817710a采用抽滤沉积成膜技术将二维层状结构的水滑石和各类商业包装聚合物原料复合成膜，利用水滑石的有序堆叠延长气体分子在复合膜中扩散路径，从而进一步提高薄膜材料的阻隔性能。但所制备的水滑石尺寸较小，抽滤沉积成膜技术亦难以大规模应用。
5、由此可见，目前所制备水滑石片的尺寸较小，通常需要采用层层自组装等方法使水滑石片规则排列，以提升薄膜的气体阻隔性能。将水滑石直接添加至薄膜基体中时，水滑石片在膜中无规则排列，对气体的阻隔性能将大幅度下降。此时，水滑石片的尺寸将决定薄膜的气体阻隔性能。因此，制备大尺寸的水滑石片对其在气体阻隔中的实际应用至关重要。但功能性大尺寸水滑石片的制备仍面临着较大的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种水滑石材料及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种水滑石材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：
3、(1)使第一混合盐溶液与碱溶液进行胶体磨成核反应得到水滑石晶种浆液；
4、(2)将第二混合盐溶液、缓释沉淀剂、阴离子型高分子聚合物和高极性聚合物进行混合得到混合溶液；
5、(3)将步骤(2)得到的混合溶液滴加至步骤(1)得到的水滑石晶种浆液中，进行反应得到水滑石材料；
6、其中，第一混合盐溶液和第二混合盐溶液均包含可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐且金属盐的种类和浓度相同。
7、本专利技术第二方面提供一种根据第一方面所述的制备方法得到的水滑石材料或改性水滑石材料。
8、本专利技术第三方面提供第二方面所述的水滑石材料或改性水滑石材料在制备气体阻隔薄膜中的应用。
9、本专利技术第四方面提供一种包括第二方面所述的水滑石材料或改性水滑石材料的聚氨酯气体阻隔薄膜。
10、本专利技术第五方面提供一种根据第四方面所述的聚氨酯气体阻隔薄膜的制备方法，其中，所述方法包括：将水滑石材料或改性水滑石材料与聚氨酯分散液混合，干燥得到聚氨酯气体阻隔薄膜。
11、通过上述技术方案，本专利技术所取得的有益技术效果如下：
12、(1)本专利技术提供的水滑石材料具有更大的平面尺寸，作为功能助剂添加到聚合物基体(例如聚氨酯)中可以有效延长气体在薄膜中的扩散路径，提升气体阻隔性能；
13、(2)进行抗老剂插层改性后，可显著提升聚合物基体(例如聚氨酯)的抗老化性能，提升聚氨酯薄膜的使用寿命；
14、(3)本专利技术的水滑石材料与聚氨酯具有较好的相容性，可直接添加至基体中并保证优异的气体阻隔性能；
15、(4)本专利技术的水滑石材料制备方法简单、原料来源广泛丰富、成本低廉、便于工业化生产。
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1.一种水滑石材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一混合盐溶液和第二混合盐溶液中，所述可溶性二价金属盐中的二价金属阳离子M2+与所述可溶性三价金属盐中的三价金属阳离子M3+的摩尔比为2-4:1；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(2)中，所述缓释沉淀剂为六亚甲基四胺和/或尿素；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，步骤(3)中，滴加时间为6-10h；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法得到的水滑石材料或改性水滑石材料；
8.权利要求7所述的水滑石材料或改性水滑石材料在制备气体阻隔薄膜中的应用；
9.一种包括权利要求7所述的水滑石材料或改性水滑石材料的聚氨酯气体阻隔薄膜；
10.一种根据权利要求9所述的聚氨酯气体阻隔薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将水滑
...【技术特征摘要】
1.一种水滑石材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一混合盐溶液和第二混合盐溶液中，所述可溶性二价金属盐中的二价金属阳离子m2+与所述可溶性三价金属盐中的三价金属阳离子m3+的摩尔比为2-4:1；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(2)中，所述缓释沉淀剂为六亚甲基四胺和/或尿素；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，步骤(3)中，滴加时间为6-10h；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯拥军，赵梦华，唐平贵，石雅琳，郭映瀚，李慧玉，管君，李纯莉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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