分散液及其制法及有机/无机混成材料制造技术

一种分散液，包括：第一溶剂；与该第一溶剂互溶的第二溶剂；分散于该第一溶剂中的无机纳米片材；以及溶于该第二溶剂中的聚合物，且该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同。本公开还提供一种制备该分散液的方法及所形成具有较低热膨胀系数的有机/无机混成材料。

【技术实现步骤摘要】
分散液及其制法及有机/无机混成材料
本公开有关于一种分散液，详而言之，关于一种有机/无机混成分散液及所形成的材料。
技术介绍
有机聚合物材料具有可挠曲又透明的特性，但具有过高的热膨胀系数，无机材料虽具有刚性良好与成本低的优点，但却有易脆裂的问题，因此，倘欲同时具有可挠曲、透明性以及热稳定性的有机/无机复合材料，将有机聚合物材料与无机材料混成是一个最有效的途径。然而，有机聚合物与无机材料两者间的物性差异大，难以直接进行混成，因而现有混成方式皆需先将两者或是其中一者进行改性后，才能依特定比例(如，无机材料添加量远低于有机聚合物)组成进行以得到有机/无机复合材料。于现有技术中，通常是以有机分子铵盐作为改性剂，以插层方式对无机黏土进行改性，迫使经改性的无机黏土分散入有机聚合物中。然而，以此方式进行改性后的无机黏土虽可用以与有机聚合物混成，但添加量约20wt％就已接近无机黏土的添加上限，而混成后所得的有机/无机复合材料却失去透明性，具有高雾度，其热稳定性也因为改性剂的添加而变差。因此，如何在不使用改性剂的情况下，混成有机聚合物与无机材料，得到一种无机材料排列性佳，热稳定性良好且透光度高的有机/无机复合材料，便成为相当重要课题。
技术实现思路
本公开提供一种分散液，包括：第一溶剂；与该第一溶剂互溶的第二溶剂，且该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同；分散于该第一溶剂中的无机纳米片材；以及溶于该第二溶剂中的聚合物。本公开还提供一种有机/无机混成材料，包括：聚合物；以及无机纳米片材，以该有机/无机混成材料的总重计至少为20％的含量分散于该聚合物中，且该有机/无机混成材料以X射线衍射(XRD)于2θ角分析，在3°至8°的范围内具有衍射峰。本公开又提供一种有机/无机混成材料的制法，包括：提供如前述的分散液；于一基材上施以该分散液；以温度介于该第一溶剂沸点与该第二溶剂沸点之间的第一温度加热该基材上的分散液；以及以温度高于该第一溶剂沸点与该第二溶剂沸点的第二温度加热该基材上的分散液，得到形成于该基材上的有机/无机混成材料。本公开的有机/无机混成材料的制法是通过两溶剂间的沸点差和分段加热，得以在不使用改性剂的情况下，混成具有较低热膨胀系数的聚合物与无机纳米片材。附图说明图1是显示本公开对照例1与实施例1至4的X射线衍射图谱；图2是显示本公开对照例2与实施例5至7的X射线衍射图谱；图3是显示本公开对照例1与比较例6至8的X射线衍射图谱；图4是显示本公开对照例2与实施例5至7的紫外-可见光谱图谱；图5是显示比较例4的混成材料以透射电子显微镜(TEM)放大20,000倍的观察视野；图6是显示实施例3的混成材料以透射电子显微镜放大20,000倍的观察视野；图7是显示实施例7的混成材料以透射电子显微镜放大20,000倍的观察视野；图8是显示实施例4的混成材料以透射电子显微镜放大20,000倍的观察视野；以及图9是显示本公开对照例1、制备例1与实施例1至4、8所用的分散液的紫外-可见光谱图谱。具体实施方法以下通过特定的具体实施例配合图式说明本公开的实施方式，该领域技术人员由本说明书所揭示的内容轻易地了解本公开的优点及功效。同时，本公开说明书中所引用的如“第一”及“第二”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围。当然，本公开亦可通过其它不同的实施方式加以施行或应用，在不悖离本公开所揭示的精神下，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，并赋予不同的修饰与变更。本公开的分散液包括：第一溶剂；第二溶剂，与该第一溶剂互溶，且该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同；无机纳米片材，分散于该第一溶剂中；以及聚合物，溶于该第二溶剂中。根据本公开，该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同，藉此于形成有机/无机混成材料的加热过程中，藉由沸点较低的溶剂先被蒸发，而令此溶剂系统的体积和供分散与溶解的程度逐渐减小，使无机纳米片材有序地及/或顺向地排列和分散于聚合物中。因此，为了制备本公开的有机/无机混成材料，该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同。于非限制性的实施例中，该第一溶剂与第二溶剂的沸点可相差至少为10℃以上。于另一非限制性的实施例中，该第一溶剂的沸点低于该第二溶剂的沸点。根据前述说明，可知本公开并未限制所使用的溶剂类型，该第一溶剂除了可令该无机纳米片材分散其中，亦可供该聚合物溶解或不溶解。第二溶剂则通常选择为该无机纳米片材无法分散于其中。于一具体实施例中，该第一溶剂为水、醇或醇醚。于一具体实施例中，该醇为甲醇、乙醇、异丙醇。于一具体实施例中，该醇醚为丙二醇甲醚(PGME)。于一具体实施例中，该第二溶剂是选自于由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、γ-丁内酯(γ-Butyrolactone,GBL)、间甲苯酚、甲苯、二甲苯、1,2-丙二醇、2-羟基丙酸乙酯、醋酸丙二醇甲醚酯(PGMEA)、环己酮及四氢呋喃(THF)所组成组中的至少一者，或者，亦可选择其他有机溶剂。于另一具体实施例中，该第一溶剂是水，该第二溶剂选用有机溶剂，例如二甲基乙酰胺和γ-丁内酯。于一具体实施例中，以该聚合物和无机纳米片材的总重计，该无机纳米片材的固含量为20至80％，例如20至50％或50至80％。于前述实施例中，该无机纳米片材的固含量为20至80％。于一具体实施例中，该无机纳米片材是天然或人工合成的黏土。于另一具体实施例中，该天然或人工合成的无机纳米片材是未经改性的片状无机材料，例如，是选自于由蒙托石(montmorillonite)、铬膨润石(volkonskoite)、皂石(saponite)、锂蒙脱石(hectorite)、蛭石(vermiculite)、怀俄明膨润土(wyomingbentonite)、埃洛石(halloysite)、云母(mica)及合成锂皂石(laponite)所组成组的至少一者。根据本公开，亦未限制聚合物的种类，以下仅例举一些聚合物，通常，该聚合物是选自于由聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚酰胺酸(Polyamicacid,PAA)、聚酰胺酰亚胺(polyamideimides,PAI)、聚氨酯(polyurethanes,PU)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚芳香酯(polyarylance,PAR)、聚醚砜(polyethersulfones,PES)及环烯烃共聚物(cycloolefincopolymer,COC)所组成组的至少一者。又，以该聚合物和无机纳米片材的总重计，该聚合物的含量为20至80％，例如20至50％或50至80％。于一具体实施例中，该聚合物的含量为20至80％。另外，本公开用以制造有机/无机混成材料的分散液是一种悬浮乳化液，该悬浮乳化液于350至650nm波长范围内具有吸收峰。于一具体实施例中，该悬浮乳化液于350至450nm波长范围内具有吸收峰。于另一具体实施例中，该悬浮乳化液于550至650nm波长范围内具有吸收峰。此现象显示无机纳米片材溶液与聚合物溶液二者混合均匀，确实形成悬浮液。于一具体实施例中，分散于该第一溶剂中的该无机纳米片材以复数第一胶束形式存在。于一具体实施例中，溶于该第二溶剂中的该聚合物以复数第二胶束形式存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分散液，包括：第一溶剂；第二溶剂，与该第一溶剂互溶，且该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同；无机纳米片材，分散于该第一溶剂中；以及聚合物，溶于该第二溶剂中。

【技术特征摘要】
2015.12.25 TW 1041437661.一种分散液，包括：第一溶剂；第二溶剂，与该第一溶剂互溶，且该第一溶剂与第二溶剂的沸点不同；无机纳米片材，分散于该第一溶剂中；以及聚合物，溶于该第二溶剂中。2.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该第一溶剂与第二溶剂的沸点相差至少为10℃以上。3.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该第一溶剂的沸点低于该第二溶剂的沸点。4.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该无机纳米片材是天然或人工合成的黏土。5.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该无机纳米片材是选自于由蒙托石、铬膨润石、皂石、锂蒙脱石、蛭石、怀俄明膨润土、埃洛石、云母及合成锂皂石所组成组的至少一者。6.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该聚合物是选自于由聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺酰亚胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚芳香酯、聚醚砜及环烯烃共聚物所组成组的至少一者。7.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，以该聚合物和无机纳米片材的总重计，该无机纳米片材的固含量为20至80％。8.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，以该聚合物和无机纳米片材的总重计，该聚合物的含量为20至80％。9.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该第一溶剂为水、醇或醇醚。10.如权利要求9所述的分散液，其特征在于，该醇为甲醇、乙醇或异丙醇。11.如权利要求9所述的分散液，其特征在于，该醇醚为丙二醇甲醚。12.如权利要求1所述的分散液，其特征在于，该第二溶剂是选自于由N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、间甲苯酚、甲苯、二甲苯、1,2-丙二醇、2-羟基丙酸乙酯、丙二醇甲醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕奇明，杨智仁，黄莉婷，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71