一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料及其制备方法技术

一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料，由剥离型聚酯单体和用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚（DPA）预处理过的粘土原位聚合而成; 所述粘土成分包括SiO2和Al2O3，所述粘土为粒度小于200目、结构为层状或纤维状的硅铝酸盐矿物粉末。本发明专利技术所制备的聚酯/粘土纳米复合材料不仅大幅提高PET的力学性能，极大的提高PET的气体阻隔性，二氧化碳与氧气的透过率能够低至纯PET材料的10%左右，使PET/MMT纳米复合材料能够成为一种高阻隔性包装材料，在塑料啤酒瓶等领域得到应用。

【技术实现步骤摘要】
一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料及其制备方法
本专利技术涉及纳米复合材料
，尤其是涉及一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
已知的，近年来，为了提高聚酯材料的力学性能，气体阻隔性等性能，不少公司，研究小组相继开发了利用层状硅酸盐制备聚酯纳米复合材料的方法。但是，层状硅酸盐的片层极性很高，与低极性的聚酯主链相容性不好，且硅酸盐片层与层间离子有很强的相互作用，因此难以使其以单片层的状态分散进入聚酯基体，从而使硅酸盐的改性效果得不到充分的发挥。为了提高粘土的分散性，充分体现粘土的改性作用，在制备复合材料之前，粘土往往需要进行表面处理。目前最常用的方法是使用季铵盐以及偶联剂进行改性。上述方法虽然在聚烯烃复合材料等场合得到运用，却不适合制备聚酯/粘土纳米复合材料。主要原因是使季铵盐以及一些常用的偶联剂分解温度低，而聚酯的合成与固相缩聚需要在接近300℃的高温下长时间反应，势必导致季铵盐等改性剂的分解，从而降低复合材料的性能与外观。更重要的是，常规改性方法很难提高聚合物与填料之间的相互作用，在聚酯进行成型加工时会导致填料与聚合物的分离，产生微裂纹，严重损害最终产品性能。因此，寻找一种耐高温、且能提高填料与聚酯相互作用的新型粘土改性试剂成为提高聚酯/粘土纳米复合材料性能的关键。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术的目的是公开一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料，本专利技术的另一目的是公开这种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料的制备方法。在本专利技术中，粘土首先用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚(DPA)处理，增大粘土片层的层间距，并提供能与聚酯主链有相互作用的官能团。然后将表面处理之后的粘土与聚酯单体、催化剂等混合，在一定条件下原位聚合制备聚酯/粘土纳米复合材料。为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料，其特征是：由剥离型聚酯单体和用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚(DPA)预处理过的粘土原位聚合而成；所述粘土成分包括SiO2和Al2O3，所述粘土为粒度小于200目、结构为层状或纤维状的硅铝酸盐矿物粉末。本专利技术所述粘土为高岭土、云母、蒙脱土、坡缕石、海泡石、蛭石中的一种或几种。本专利技术所述粘土优选高岭土、云母、蒙脱土、坡缕石中的一种或几种。本专利技术所述蒙脱土为钠基蒙脱土或钙基蒙脱土。本专利技术所述聚酯为对苯二甲酸、对苯二甲酯、2，6－萘二甲酸、2，6－萘二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酯、对羟基苯甲酸或4，4′－联苯基二羧酸中的一种，与乙二醇、1，3－丙二醇、1，4－丁二醇、1，4－环己烷二甲醇、二甘醇、分子量低于2000的聚乙二醇或分子量低于3000聚四氢呋喃醚中的一种缩聚或共缩聚后的产物。本专利技术所述纳米复合材料还包括催化剂、着色剂、消光剂、链支化剂和稳定剂中的一种或几种；所述催化剂为锑系催化剂、钛系催化剂或锗系催化剂中的一种。一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料，1)所述粘土首先用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚预处理：首先将粘土分散于溶剂中，然后加入4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚，使其在溶剂中混合；2)调节步骤1)中得到混合物的pH值，搅拌反应；3)反应完毕后除去未反应的DPA，烘干至恒重，得处理后的粘土样品；4)将步骤3)中预处理完毕的粘土样品，加入到聚酯单体的混合物中，原位聚合制备纳米复合材料：取聚酯单体投入通氮气的反应器中，升温至200-235℃进行酯交换反应，直至95％的理论量甲醇被蒸出后，然后加入改性粘土；在260～310℃，压力低于50Pa的条件下缩聚，得到聚酯/粘土的纳米复合材料。步骤1)中所用到的溶剂为水、醇类、苯及其同系物、丙酮中的一种或几种；粘土在溶剂中的浓度在0.1～20wt％；粘土与4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚的比例为10:1～1:100。步骤2)中pH值为1～14，反应时间0.5～24小时。步骤3)中粘土在聚酯中的比例为0.1～10wt％。本专利技术所述粘土和聚酯通过酯交换聚合法聚合而成：以乙二醇、对苯二甲酸二甲酯进行聚合反应的，粘土加入量为纳米复合材料质量的0.1％－10％。本专利技术所述粘土和聚酯通过直接酯化聚合法聚合而成：以乙二醇、对苯二甲酸进行聚合反应的，粘土加入量为纳米复合材料质量的0.1％－10％。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：在本专利技术中，粘土首先用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚(DPA)处理，预处理后的粘土增大了片层的层间距，并提供能与聚酯主链有相互作用的官能团。然后将表面处理之后的粘土与聚酯单体、催化剂等混合，在一定条件下原位聚合制备聚酯/粘土纳米复合材料。本专利技术所制备的聚酯/粘土纳米复合材料不仅大幅提高PET的力学性能，极大的提高PET的气体阻隔性，二氧化碳与氧气的透过率能够低至纯PET材料的10％左右，使PET/MMT纳米复合材料能够成为一种高阻隔性包装材料，在塑料啤酒瓶等领域得到应用。附图说明图1是本专利技术实施例7中样品F的断面的FESEM照片。图2是本专利技术实施例7中样品F的XRD衍射曲线。具体实施方式通过下面的实施例可以详细的解释本专利技术，公开本专利技术的目的旨在保护本专利技术范围内的一切技术改进。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。样品的拉伸性能按照ASTMD790-97的标准在英国Instron1122万能拉伸测试机上进行测试。所需样品在中国上海SZ-15的注塑机上制备，每个数据至少需要测试五个以上的样条。纳米复合材料的气体阻隔性用VAC-V1(济南南星)气体透过率测试仪测定，测试过程符合ISO2556:1974的标准。粘土的改性：实施例120克蒙脱土(MMT)分散于1000克水中，分别加入DPA5克，调节混合物pH值至9，搅拌反应12小时。反应完成之后离心洗涤除去未反应的DPA，并在80℃、真空条件下烘干至恒重，得到样品A。实施例220克MMT分散于1000克水中，分别加入DPA10克，调节混合物pH值至9，搅拌反应12小时。反应完成之后离心洗涤除去未反应的DPA，并在80℃、真空条件下烘干至恒重，得到样品B。实施例320克云母分散于1000克水中，分别加入DPA20克，调节混合物pH值至9，搅拌反应12小时。反应完成之后离心洗涤除去未反应的DPA，并在80℃、真空条件下烘干至恒重，得到样品C。实施例420克坡缕石分散于1000克水中，分别加入DPA10克，调节混合物pH值至8.2，搅拌反应16小时。反应完成之后离心洗涤除去未反应的DPA，并在80℃、真空条件下烘干至恒重，得到样品D。实施例520克高岭石分散于1000克水中，分别加入DPA20克，调节混合物pH值至8.2，搅拌反应16小时。反应完成之后离心洗涤除去未反应的DPA，并在80℃、真空条件下烘干至恒重，得到样品E。复合材料的制备：实施例6取对苯二甲酸二甲酯101.0g，EG71.0g，酯交换催化剂醋酸锌0.02g，一起投入通氮气的反应器中，升温至200-220℃进行酯交换反应，直至95％的理论量甲醇被蒸出后，加入催化剂Sb2O30.03克，并分别加入改性粘土A2克。在260－290℃，压力低于50Pa的条件下缩聚，得到聚酯/粘土的纳米复合材料F。实施例7取对苯二甲酸二甲酯101.0g，EG71.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料，其特征是：由剥离型聚酯单体和用4‑(2‑乙胺基)苯‑1,2‑二酚（DPA）预处理过的粘土原位聚合而成; 所述粘土成分包括SiO2和Al2O3，所述粘土为粒度小于200目、结构为层状或纤维状的硅铝酸盐矿物粉末。

【技术特征摘要】
1.一种剥离型聚酯/粘土纳米复合材料的制备方法，其特征是：1）所述粘土首先用4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚预处理：首先将粘土分散于溶剂中，粘土在溶剂中的浓度为0.1~20wt%，然后加入4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚，使其在溶剂中混合；所述粘土成分包括SiO2和Al2O3，所述粘土为粒度小于200目、结构为层状或纤维状的硅铝酸盐矿物粉末；所用到的溶剂为水、醇类、苯、丙酮中的一种或几种；粘土与4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚的比例为10:1~1:100；2）调节步骤1）中得到混合物的pH值到1~14，搅拌反应0.5~24小时；3）反应完毕后除去未反应的DPA，烘干至恒重，得处理后的粘土样品，所述粘土在聚酯中的比例为0.1~10wt%；4）将步骤3）中预处理完毕的粘土样品，加入到剥离型聚酯单体的混合物中，原位聚合制备纳米复合材料：取聚酯单体投入通氮气的反应器中，升温至200-235℃进行酯交换反应，直至95％的理论量甲醇被蒸出后，然后加入改性粘土；在260~310℃，压力低于50Pa的条件下缩聚，得到聚酯/粘土的纳米复合材料。2.如权利要求1所述的剥离型聚酯/粘土纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述粘土为高岭土、云母、蒙脱土、坡缕石、海泡石、蛭石中的一种或几种。3.如权利要求2所述的剥离型聚酯/粘土纳米复合材料的制备方法，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷明，
申请(专利权)人：殷明，
类型：发明
国别省市：河南;41