层状硅酸盐改性乙烯—乙酸乙烯共聚物的制造方法技术

一种层状硅酸盐改性乙烯－乙酸乙烯共聚物的制造方法，其特征在于选用有机粘土和乙酸乙烯含量为５～２８％、熔融指数ＭＦＩ为１～１２０ｇ／１０ｍｉｎ的聚乙烯－乙酸乙烯，有机粘土与聚乙烯－乙酸乙烯的质量比为１～１０∶９９～９０，在螺杆挤出机上熔融挤出，挤出温度在１６０～１８０℃，螺杆转速１６０～３００ｒｐｍ，平均停留时间２～１０ｍｉｎ，这种纳米ＥＶＡ通过对ＥＶＡ进行接枝改性来提高ＥＶＡ与层状硅酸盐的相互作用，进而在熔融状态下插入硅酸盐层间，硅酸盐层膨胀直至以纳米单层分散在ＥＶＡ基中，形成层离型结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物的制造方法。
技术介绍
纳米层状硅酸盐改性塑料是层状硅酸盐与塑料通过插层复合制取的一类纳米复合材料。这种新型纳米改性材料将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性完美地结合起来，表现出非常优异的杂化性能。与普通塑料相比，这种纳米改性塑料有高的弹性模量和强度、高的阻透性和阻燃性、良好的热稳定性等。纳米塑料由于在纳米材料技术中可实现实用化和最具产业化前景，近年来已成为新材料领域研究开发的热点。层状硅酸盐为我国广泛分布的粘土类矿物如蒙脱土、高岭土、滑石等。这类矿物的共同特征是其层状结构。如蒙脱土是由四方二氧化硅晶片和八方氧化铝晶片按2∶1嵌合的层状铝硅酸盐，其层厚约1nm，而层的长或宽在100～1000nm之间，层与层之间通过范德华力结合在一起。通常粘土矿物的最小单粒子由8～10片硅酸盐层叠加而成。由于硅酸盐层之间结合力弱，可通过离子交换法在层间插入有机物如烷基铵盐，制取有利于高分子进一步插入的有机粘土。纳米层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物(纳米EVA)是一种极具应用和市场潜力的纳米塑料。作为聚烯烃的一种，EVA在薄膜、鞋底、热熔胶等领域得到了广泛的应用。EVA薄膜由于透光率高，保温和流滴性能比聚乙烯薄膜好，自1993年以来，作为农业大棚用棚膜材料得到了迅速发展。然而，作为棚膜材料，EVA的性能仍不理想。首先，EVA的刚性和强度低。其次，EVA目前是通过添加微米级的无机添料来改善其保温性能，但这些微米级的无机粒子会降低EVA薄膜的透光性。目前，农业界迫切希望有新的复合技术来解决EVA棚膜材料存在的问题。纳米层状硅酸盐改性EVA则正是解决上述问题的最佳途径。此外，在鞋底材料应用领域，EVA强度低、耐磨性差的缺点也急需改善。通过纳米层状硅酸盐的改性、EVA的刚性和强度可大为提高，而且由于层状硅酸盐的杂化作用，纳米EVA的耐磨性和热稳定性也将大大改善。更为突出的是由于硅酸盐是以纳米尺度分散在EVA中，不会影响EVA的透光性，且在相同含量的情况下其保温性要远高于普通填料的EVA，满足了塑料大棚棚膜既要透光性高又要保温性好的要求。纳米EVA可望作为EVA的升级换代产品在棚膜材料和鞋底材料得到广泛应用。我国是个农业大国，塑料大棚栽培从80年代始在我国得到了很大的发展，1985年各种塑料棚总栽培面积为102万亩，到1995年达到1048万亩，而2000年度已高达2450万亩，塑料大棚的快速发展对塑料棚膜产生了不断增长的需求，到2000年，我国塑料棚膜的消费量即达到70万吨。此外，我国也是世界最大的鞋业大国，近年来，每年消费在鞋底料的EVA就高达十五万吨以上。这些巨大市场，为纳米EVA的发展和产业化提供了难得的发展机遇。层状硅酸盐/塑料纳米复合材料(或纳米层状硅酸盐改性塑料)主要采用插层复合技术来制取。该技术根据层状硅酸盐易与阳离子发生离子交换反应的特点，首先导入有机物分子(如烷基铵盐)削弱层与层之间的结合力，并使其具有亲油性，然后再插入高分子进行复合。根据插层方式的不同可分为下列三种方法来制备1)插层聚合法。聚合前单体渗透进硅酸盐片层中，再在热、光、引发剂的作用下聚合形成高分子层。高分子层夹在硅酸盐层之间使碳酸盐层膨胀或剥落，获得纳米复合材料。2)溶液插层法。高分子溶解在某一溶剂中形成溶液，高分子借助溶剂的溶胀扩散渗透至硅酸盐的层间，然后把溶剂脱除获得纳米复合材料。3)熔体插层法。高分子在熔融状态下，嵌进硅酸盐的层间，使硅酸盐层间距不断加大，并在其间形成高分子层。高分子与硅酸盐层相互作用强烈时硅酸盐层崩塌并分散在高分子熔体中形成纳米复合材料。在这三种方法中，熔体插层法被认为是最有工业价值的方法。首先，熔体插层法不像溶液插层法那样需要溶剂，要寻找高分子的合适溶剂并不是容易的事，而且也不利环保。其次，插层聚合法过程复杂，而且所形成的高分子的分子量难于控制，难于获得性能良好的高分子基体。熔体插层法则无需复杂的聚合过程，并且可以使用现成的商品树脂。第三，熔体插层法可利用通常的高分子加工设备如双螺杆挤出机、混炼机等，最易工业化生产。从近几年的研究报道已可看出，熔体插层法已成为纳米塑料产业化的发展趋势。纳米塑料的性能在很大程度上取决于其制备过程形成的纳米复合结构。不同的高分子体系，不同的制备工艺条件导致纳米塑料的结构不同。插层复合法制取的纳米塑料有下列三种类型1)层间插入型。层状硅酸盐的层状结构没有被破坏，原位聚合或高分子的直接插入仅导致层间距增大，高分子链以某一特定构象伸展在夹层间。这种结构类似于三明治的结构，即由交替的高分子层和硅酸盐层组成，重复单元(高分子+硅酸盐层)的厚度为1～10nm。2)层离型。硅酸盐的层状结构完全被破坏，硅酸盐层崩塌剥离成单层，以约1nm厚的片层形式杂乱地分散在高分子基体中。3)部分层离型。其结构介于层间插入型和层离型之间。即部分的硅酸盐层被剥离，层间插入型结构和层离型结构并存。层离型结构是纳米塑料所希望的形态结构。与层间插入型结构比较，层离型结构中纳米片层是无规杂乱分布，材料均匀性好，没有层间插入型存在的材料各向异性。由于硅酸盐片层与高分子基体之间强烈的互相作用，层离型结构纳米塑料的杂化性能也较好。层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物(纳米EVA)的研究国内外的报道很少，我国纳米EVA的研究则还是空白。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题是提供一种层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物的制造方法，它采用熔体插层法制取主要以层离型结构的纳米EVA，并使EVA的强度、刚性和热变形性具有很大提高。本专利技术所要解决的再一个技术问题是提供一种层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物的制造方法，它采用熔体插层法制取完全为层离型结构的纳米EVA，并使EVA的强度、刚性和热变形性大大提高。本专利技术解决上述首要技术问题所采用的技术方案为一种层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物的制造方法，其特征在于选用有机粘土和乙酸乙烯含量为5～28％、熔融指数MFI为1～120g/10min的聚乙烯-乙酸乙烯，有机粘土与聚乙烯-乙酸乙烯的质量比为1～10∶99～90，在螺杆挤出机上熔融挤出，挤出温度在160～180℃，螺杆转速160～300rpm，平均停留时间2～10min。有益的是，上述的有机粘土为硅酸盐通过离子交换法用有机物如烷基铵盐进行预处理而获得的有机粘土，这种有机粘土通常有机物含量为30～40％质量百分比，在最佳实施例子中，我们采用购自美国Nanocor公司NanomerI.30P有机粘土。有关有机粘土技术可以参考
技术介绍
或直接采购商品化的产物。有益的是，上述的聚乙烯-乙酸乙烯是采用乙酸乙烯含量为5～14％质量百分比的聚乙烯-乙酸乙烯，因为实验表明EVA即聚乙烯-乙酸乙烯中的乙酸乙烯含量即VA含量的进一步增加对熔融插层无大影响。有益的是，上述的聚乙烯-乙酸乙烯采用接枝马来酸酐的聚乙烯-乙酸乙烯，接枝量为1.0～2.0％质量百分比，接枝量比较理想的是采用1.0～1.5％，实验表明，EVA接枝改性对熔融插层有很大的影响，与未接枝EVA的纳米层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物相比，用马来酸酐接枝改性后制取的纳米层状硅酸盐改性乙烯-乙酸乙烯共聚物中有机粘土的层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层状硅酸盐改性乙烯－乙酸乙烯共聚物的制造方法，其特征在于选用有机粘土和乙酸乙烯含量为５～２８％、熔融指数ＭＦＩ为１～１２０ｇ／１０ｍｉｎ的聚乙烯－乙酸乙烯，有机粘土与聚乙烯－乙酸乙烯的质量比为１～１０∶９９～９０，在螺杆挤出机上熔融挤出，挤出温度在１６０～１８０℃，螺杆转速１６０～３００ｒｐｍ，平均停留时间２～１０ｍｉｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张发饶，
申请(专利权)人：张发饶，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]