聚合纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及制备纳米复合材料的方法。尤其，本发明专利技术涉及使用有机溶剂和溶剂混合物制备聚合纳米复合材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2004年7月6日提出的临时申请No. 60/585， 629的 权益，它的公开作为参考并入本申请。专利
本专利技术涉及制备纳米复合材料的方法。尤其，本专利技术涉及使用有 机溶剂或溶剂混合物制备聚合纳米复合材料的溶液方法。专利技术背景纳米复合材料很大程度上由于它们赋予既定材料以新性能的能力 而成为许多学术和工业文献的主题。尤其，聚合纳米复合材料具有相 当重要的意义。这里使用的纳米复合材料或聚合纳米复合材料通常是 含有无机颗粒的聚合物体系，其中聚合物基质的至少 一个尺寸在纳米 范围内。虽然对纳米复合材料进行了大量研究，但仅提出了很少的几种制 备纳米复合材料的方法，更不用说能够以工业规模例如通过就地生产 方法制备纳米复合材料的方法。例如，熔体共混是本领域中的一种方 法选择。例如参见US专利Nos. 5,807,629, 6， 060， 549，謂2/100935 和WO 02/100936。在其它领域，使用水溶液来制备尤其包括弹性体和分散的片状剥 落的层状填料的涂层。例如参见US专利No. 6， 087， 016和US专利申请 公开No. 2003/0198767Al。还参见US专利No. 5， 576， 372(实施例1 )。在另一个领域，US专利No. 6， 339， 121尤其公开了包括不混溶的 第一聚合物与第二聚合物以及增容剂的聚合物共混物组合物。该增容 剂包括有机粘土，它用插层剂官能化，从而对每一种聚合物具有亲合 力。该插层剂是多胺和烷基卣在极性溶剂中的反应产物。优选的烷基卣包括烷基氯和烷基溴，而优选的极性溶剂是水、曱苯、四氢呋喃和 二曱基甲酰胺。然而，过去的努力还未能提供在生产成品中保证最佳灵活性和/ 或适于工业生产的制备聚合纳米复合材料的方法(例如，提供在将反 应器系统与下游加工方法结合时允许高通过量和/或设计简化的方 法)。专利技术简要概述本专利技术提供了制备纳米复合材料的方法。尤其，本专利技术提供了使 用有机溶剂和溶剂混合物制备聚合纳米复合材料的溶液方法。在一个实施方案中，本专利技术提供了制备固化纳米复合材料组合物 的方法，该方法包括让至少一种弹性体和至少一种层状填料与溶液接触；其中该固化纳米复合材料组合物具有在《40'C下大约150mm. cc/的氧气透过率-在另一个实施方案中，本专利技术提供了制备纳米复合材料组合物的 方法，该方法包括让至少一种弹性体与包括至少一种层状填料的溶液 接触。在又一个实施方案中，本专利技术提供了形成接触产物的方法，该方 法包括让含有至少 一种烃和至少 一种层状填料的溶液(a)与含有至少 一种溶剂和至少一种弹性体的溶液(b)接触；以及从该接触产物中除去 该至少一种溶剂和至少一种烃。附图简要说明图l-6绘出了一些纳米复合材料样品的小角X射线散射(SAXS) 衍射图。专利技术详述现在描述本专利技术的各种具体实施方案、变型和实施例，包括适用 于理解所要求的专利技术的优选实施方案和定义。本文所使用的周期表族的新编号方案是如在CHEMICAL ANDENGINEERING NEWS, 63(5)， 27 (1985)中所述的新表示法。本文所使用的聚合物可以用来表示均聚物、共聚物、互聚物、三元共聚物等。同样，共聚物可以是指包括至少两种单体、任选含有其 它单体的聚合物。当提到聚合物包括单体时，本文所使用的单体以单体的聚合形式 或单体的衍生物形式存在于聚合物中。同样，当催化剂组分被描述为包括所述组分的中性稳定形式时，本领域技术人员充分理解，该组分的离子形式为与单体反应而生成聚合物的形式。的任何聚合物或聚合物组合物(例如聚合物的共混物)。弹性体包括 聚合物的混合共混物，例如聚合物的溶混和/或反应器共混物。所述术 语可以与术语"橡胶"互换使用。本文所使用的phr是基于每百份橡胶的份数，是本领域常用的一 种衡量标准，其中组合物的各组分以主弹性体组分为基准测定，即， 以100重量份的弹性体或橡胶的重量为基准计。本文所使用的异丁烯类弹性体或聚合物是指包括至少80moP/。的 由异丁烯衍生的重复单元的弹性体或聚合物。本文所使用的异烯烃是指在同一碳上具有两个取代基的任何烯烃 单体。本文所使用的多烯烃是指具有两个或多个双键的任何单体，例如， 多烯经可以是包括两个共辄双键的任何单体，例如共辄二烯，例如异 戊二蹄。本文所使用的纳米复合材料是指含有无机颗粒的聚合物体系，其 中聚合物基质的至少一个尺寸在纳米范围内。本文所使用的插层是指组合物的状态，其中聚合物存在于薄片状 填料的各层之间。如工业和学术界上所认识到的，插层的一些标志可 以是，与原始薄片状填料相比，X射线谱线的位移和/或减弱，表明在 蛭石层之间的间隔比原始材料要更大。本文所使用的片状剥落是指原始颗粒的各层的完全分离，使得聚 合物完全包围每一颗粒。在一种实施方案中，在各个薄片之间存在的 聚合物的量足以使所述薄片被无规地隔开。例如，片状剥落的一些标志可以是不显示x射线谦线的曲线，因为如以下所详细讨论的片状剥落薄片的无规隔开。然而如工业和学术界所认识到的，应该考虑其它 标志来确定片状剥落的结果，例如渗透性试验。本文所使用的溶剂是指能够溶解另一物质的任何物质。当使用术 语溶剂时，它可以是指至少一种溶剂或两种或更多种溶剂，除非另有规定。在某些实施方案中，溶剂是极性的；在其它实施方案中，溶剂 是非极性的。本文所使用的溶液是指一种或多种物质(溶质)在一种或多种物 质(溶剂)中的在分子水平或离子水平下的均匀分散的混合物。溶液 方法是指弹性体和层状填料二者均匀地保留在有机溶剂或溶剂混合物 的单一相中的混合方法。本文所使用的烃是指主要含有氢原子和碳原子的分子或分子链 段。在一些实施方案中，如以下所详细讨论的，烃还包括烃的卣化变 型和含有杂原子的变型。渗透性试验根据以下描述进行。所有样本在緩慢冷却下压塑，以 提供无缺陷垫片。橡胶样品采用压缩和固化压机。压塑垫片的典型厚 度是大约0. 38mm，使用Arbor压机。然后从压塑垫片中沖切出2"直径 圆盘，用于渗透性试验。测量前，这些圆盘在60'C的真空烘箱内调节 过夜。使用Mocon 0X-TRAN 2/61渗透性试验仪在40。C下根据R. A. Pasternak等人，8 JOURNAL OF POLYMER SCIENCE: PART A-2 467 (1970) 的原理测定氧透过性。将这样制备的圆盘固定在模板上，用真空脂密 封。在圆盘的一侧保持lOmL/min的稳定氧气流，而在该圆盘的另一侧 保持lOmL/min的稳定氮气流。在氮气侧使用氧传感器，可以监视随时 间而变的氮气侧的氧气浓度的增加。记录氧气透过圆盘所需的时间， 或达到恒定值时的氮气侧的氧气浓度，用于确定氧气渗透性。X射线试验根据以下描述进行。用两种不同的测角器构型来收集X射线数据。一组数据釆用具有SAXS光束停止和点光源的D/MAX快速二 维检测器微衍射系统，而第二组数据采用平行光束模式的具有SAXS 连接的Ultima III线光源系统。附图说明图1 - 6中所示的强度-d-间距关系曲 线由具有SAXS连接仪器的平行光束点光源获得。关于该数据，通过相 对于样品表面的不同角度切取多个切片来制备样品，以便降低优选取 向的效应，使用平行光束来照射整个样品区域。关于进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备固化纳米复合材料组合物的方法，该方法包括让至少一种弹性体、至少一种层状填料和至少一种溶剂接触；其中该固化纳米复合材料组合物具有在≤４０℃下大约１５０ｍｍ．ｃｃ／［ｍ↑［２］．天］的氧气透过率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁卫青，AJ迪亚斯，龚才国，BJ普尔，C内亚古，KR卡普，MW约翰斯顿，JR艾尔斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]