紫外光固化丙烯酸酯/改性蒙脱土纳米复合材料及其制法

摘要

本发明紫外光固化丙烯酸酯/改性蒙脱土纳米复合材料及其制备方法，特征是先用长链烷基季铵盐对蒙脱土进行阳离子交换改性，扩大蒙脱土层间距离并改善层间化学微环境；再用带有异氰酸根基团的丙烯酸酯改性剂对蒙脱土表面羟基进行修饰、接枝大量高反应性的丙烯酸酯基团，进一步扩大层间距；最后把表面修饰的蒙脱土与丙烯酸酯单体、丙烯酸酯低聚物和紫外光引发剂混合，制得用于紫外光固化的丙烯酸酯/改性蒙脱土纳米复合材料。本发明的方法操作简单、易行，实现了蒙脱土片层在聚合物基体中的高度层离及良好分散。与纯丙烯酸酯材料相比，本发明的材料其力学性能和耐热性能明显提高，紫外光固化后强度高、硬度高、热稳定性好，有着广泛的工业应用前景。

主权项

一种用于紫外光固化的丙烯酸酯/改性蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于先按如下步骤形成插层改性化学键接枝的丙烯酸酯官能化纳米蒙脱土：(1)丙烯酸酯改性剂的合成由二异氰酸酯与羟基官能化丙烯酸酯以摩尔比1∶1，在惰性气氛和冰水浴、溶剂及按反应物重量0.05-0.2％的金属锡化合物催化剂存在下反应2-4小时，再升温至50-60℃，加入按反应体系双键摩尔数0.1-0.5％的阻聚剂继续反应4-8小时，获得带有异氰酸根基团的丙烯酸酯改性剂；(2)无机纳米蒙脱土的烷基季铵盐插层改性按重量份将无机纳米蒙脱土0.5-2份、水5-20份，在60-80℃，以500-3000转/分钟的转速搅拌至形成稳定的蒙脱土悬浮液；再往悬浮液中加入按蒙脱土重量1-10％的有机长链烷基季铵盐，在60-80℃，以500-3000转/分钟的转速搅拌12-48小时，过滤后，将沉淀物用热水洗涤除去未插层的长链烷基季铵盐，将烷基季铵盐插层改性的蒙脱土产物分散于水中形成重量百分浓度为1-20％的水分散液；(3)烷基季铵盐插层改性纳米蒙脱土的丙烯酸酯官能化改性按体积份将70-100份烷基季铵盐插层改性纳米蒙脱土的水分散液与50-200份甲苯在110-120℃、500-2000转/分钟的转速搅拌下回流除水，蒙脱土由水相转至甲苯相，降温至40-100℃，加入按有机蒙脱土重量5-20％的丙烯酸酯改性剂、0.05-0.2％的金属锡化合物催化剂和按体系双键摩尔数0.1-0.5％的阻聚剂，在惰性气氛下反应24-48小时；将所得反应产物过滤，然后用甲苯抽提除去未接枝上的丙烯酸酯改性剂，烘干，研磨，过筛，即得丙烯酸酯官能化纳米蒙脱土；再按重量比为丙烯酸酯低聚物50-70％、丙烯酸酯单体20-40％、自由基紫外光引发剂1-5％和丙烯酸酯官能化蒙脱土1-10％混合，分散均匀，即得到紫外光固化丙烯酸酯/改性蒙脱土纳米复合材料。