聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料制备方法技术

聚丙烯腈／层状无机物纳米复合材料制备方法，首先分别对蒙脱土、高岭土进行用以过渡金属离子为前导剂的插层剂进行插层处理；然后用有机阳离子季铵盐对经插层处理后的蒙脱土插层表面进行修饰，形成过渡金属离子－有机插层土；或者用ＤＭＦ，ＤＭＳＯ极性溶剂对经插层处理的高岭土的插层表面进行修饰，形成过渡金属离子－有机插层土；按单位重量，分别准备１００份丙烯腈单体２份，准备０．０１～５份引发剂，经上述处理的蒙脱土０．５～２０份，经上述处理的高岭土０．５～２０份，放入容器中；进行高速搅拌，形成稳定的插层粘土分散液；将分散液滴加到１００－１０００份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤和干燥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子聚合物/粘土纳米复合材料的制备方法，具体是聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的制备方法。
技术介绍
由于层状无机物与聚合物的化学性质和物理性质具有较大差别，传统的表面修饰技术难以完全克服不同基体间的表面张力，实现理想的分散和界面结合。现有技术中的中国专利CN1138593A、CN1163288(公开号)、97104055.9，97112237.7和97104194.6(申请号)、98103038.6(申请号)等制备聚合物/粘土纳米复合材料中，克服粘土在聚合物中的分散和界面问题作了有益的尝试。在前专利中通过原位插层聚合技术将高分子聚合物插入到硅酸盐粘土片层间进行原位聚合，得到了高分子聚合物/粘土纳米复合材料。已制备出了尼龙/粘土、聚酯/粘土、聚苯乙烯/粘土纳米复合材料，但未涉及聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的制备方法。本专利技术是，选取非金属层状硅酸盐矿物，选取矿物含量为85％以上的蒙脱土，或矿物含量为90％以上的高岭土，其制备步骤为(1)首先分别对蒙脱土、高岭土进行用以过渡金属离子为前导剂的插层剂进行插层处理；(2)然后用有机阳离子季铵盐对经插层处理后的蒙脱土插层表面进行修饰，形成过渡金属离子-有机插层土；或者用DMF，DMSO极性溶剂对经插层处理的高岭土的插层表面进行修饰，形成过渡金属离子-有机插层土；(3)按单位重量，分别准备100份丙烯腈单体2份，准备0.01～5份引发剂，经上述处理的蒙脱土0.5～20份，经上述处理的高岭土0.5～20份，放入容器中；(4)进行高速搅拌，形成稳定的插层粘土分散液；(5)将分散液滴加到100-1000份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤和干燥。用矿物含量为85％以上的蒙脱土制备聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的步骤为(1)将浓度为3～5％的蒙脱土水溶液于80℃下进行高速搅拌；(2)加入0.1～4mol的醋酸镍，或醋酸钴，放置1～1.5小时；(3)进行抽滤，用水洗涤至无Ni2+，或Co2+，进行真空干燥至恒重，取出来进行研磨，得金属离子插层土。(4)将金属离子插层土于80℃下配制成浓度为3～5％的水溶液；(5)加入有机阳离子季铵盐十六烷基，或者十二烷基，或者十八烷基卤化铵，搅拌后放置1小时；(6)进行抽滤，并用水洗涤至无Cl-；(7)真空干燥至恒重；(8)研磨过200目筛，得金属离子-有机插层土。(9)按单位重量，准备丙烯腈单体100份，金属离子-有机插层土0.5～20份，0.01～5份引发剂，引发剂为过氧化苯甲酰，或者过硫酸钾，或者过硫酸铵，或者硝酸铈铵，放入容器中；(10)进行高速搅拌，搅拌至体系均匀，形成稳定的插层粘土分散液；(11)将上述分散液滴加到100-1000份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤、干燥。用矿物含量为90％以上的高岭土制备聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的步骤为(1)将浓度为3～5％的高岭土水溶液于80℃下高速搅拌； (2)加入0.1～4mol的醋酸镍，或者醋酸钴，放置1～1.5小时；(3)进行抽滤，用水洗涤至无Ni2+或Co2+，真空干燥至恒重，进行研磨，过200目筛，得金属离子插层土；(4)将金属离子插层土于80C下配制成浓度为3～5％的水溶液；(5)加入极性有机溶剂DMF，或者DMSO，搅拌后放置1小时；(6)进行抽滤，得金属离子-有机插层土；(7)真空干燥至恒重；(8)按单位重量，准备丙烯腈单体100份，金属离子-有机插层土0.5～20份，0.01～5份引发剂，引发剂为过氧化苯甲酰，或者过硫酸钾，或者过硫酸铵，或者硝酸铈铵，放入容器中；(9)进行高速搅拌，搅拌至体系均匀，形成稳定的插层粘土分散液；(10)将上述分散液滴加到100-1000份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤、干燥。本专利技术使层状无机物与聚合物的化学性质和物理性质的差别减小，基本克服了不同基体间的表面张力，形成较好的分散和界面结合。具体实施例方式本专利技术用工业级的丙烯腈单体为原料，所提供的层状无机物为一类非金属层状硅酸盐矿物，主要的矿物成分为含85％以上的蒙脱土的层状硅酸盐，或含90％以上的高岭石的层状硅酸盐。制备聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的原料，按单位重量份数为丙烯腈单体100份，层状无机物蒙脱土0.5～20份，或高岭土0.5～20份。当层状无机物含量低于0.5份，其没有增强作用；当含量超过20份，材料呈松散粉末，无法成型。因此在本专利技术中，层状无机物的最佳含量范围是1～5份。本专利技术所采用的引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸钾或过硫酸铵等过氧化物或硝酸铈铵等氧化还原引发剂。本专利技术采用的分散介质其作用是促进层状无机物在聚合物单体中的分散，其成分可以是水、乙醇等。用矿物含量为85％以上的蒙脱土制备聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的步骤为(1)将浓度为3～5％的蒙脱土水溶液于80℃下进行高速搅拌；(2)用以过渡金属离子为前导剂的插层剂，进行一次插层，加入0.1～4mol的醋酸镍，或醋酸钴，放置1～1.5小时；(3)进行抽滤，用水洗涤至无Ni2+，或Co2+，进行真空干燥至恒重，取出来进行研磨，得金属离子插层土。(4)将金属离子插层土于80C下配制成浓度为3～5％的水溶液；(5)加入有机阳离子季铵盐十六烷基，或者十二烷基，或者十八烷基卤化铵，搅拌后放置1小时；有机阳离子季铵盐作为二次插层表面修饰剂，其作用是破坏层间力，使得聚合物易于在层间形成。(6)进行抽滤，并用水洗涤至无Cl-；(7)真空干燥至恒重；(8)研磨过200目筛，得金属离子-有机插层土。(9)按单位重量，准备丙烯腈单体100份，金属离子-有机插层土0.5～20份，0.01～5份引发剂，引发剂为过氧化苯甲酰，或者过硫酸钾，或者过硫酸铵，或者硝酸铈铵，放入容器中；(10)进行高速搅拌，搅拌至体系均匀，形成稳定的插层粘土分散液；(11)将上述分散液滴加到100-1000份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤、干燥。用矿物含量为90％以上的高岭土制备聚丙烯腈/层状无机物纳米复合材料的步骤为(1)将浓度为3～5％的高岭土水溶液于80℃下高速搅拌；(2)用以过渡金属离子为前导剂的插层剂，进行一次插层，加入0.1～4mol的醋酸镍，或者醋酸钴，放置1～1.5小时；(3)进行抽滤，用水洗涤至无Ni2+或Co2+，真空干燥至恒重，进行研磨，过200目筛，得金属离子插层土； (4)将金属离子插层土于80℃下配制成浓度为3～5％的水溶液；(5)加入极性有机溶剂DMF，或者DMSO，搅拌后放置1小时；DMF，或者DMSO极性有机溶剂作为二次插层剂，其作用是破坏层间力，使得聚合物易于在层间形成。(6)进行抽滤，得金属离子-有机插层土；(7)真空干燥至恒重；(8)按单位重量，准备丙烯腈单体100份，金属离子-有机插层土0.5～20份，0.01～5份引发剂，引发剂为过氧化苯甲酰，或者过硫酸钾，或者过硫酸铵，或者硝酸铈铵，放入容器中；(9)进行高速搅拌，搅拌至体系均匀，形成稳定的插层粘土分散液；(10)将上述分散液滴加到100-1000份水溶液中，高速搅拌，进行升温聚合，然后进本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚丙烯腈／层状无机物纳米复合材料制备方法，选取非金属层状硅酸盐矿物，选取矿物含量为８５％以上的蒙脱土，或矿物含量为９０％以上的高岭土，其特征在于：（１）首先分别对蒙脱土、高岭土进行用以过渡金属离子为前导剂的插层剂进行插层处理；　 　（２）然后用有机阳离子季铵盐对经插层处理后的蒙脱土插层表面进行修饰，形成过渡金属离子－有机插层土；或者用ＤＭＦ，ＤＭＳＯ极性溶剂对经插层处理的高岭土的插层表面进行修饰，形成过渡金属离子－有机插层土；（３）按单位重量，分别准 备１００份丙烯腈单体２份，准备０．０１～５份引发剂，经上述处理的蒙脱土０．５～２０份，经上述处理的高岭土０．５～２０份，放入容器中；（４）进行高速搅拌，形成稳定的插层粘土分散液；（５）将分散液滴加到１００－１０００份水溶液中 ，高速搅拌，进行升温聚合，然后进行过滤、洗涤和干燥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉霞，王毅，雒和明，傅公维，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]