发明名称 一种共聚高分子直接脱层与其衍生之奈米矽片及其制造方法
摘要 本发明是在提供一种具有优异界面活性剂效能,并可做为高分子补强剂之共聚高分子直接脱层黏土和奈米矽片,其系以分子量1800以上之聚醚胺(polyoxyalkyleneamine)与聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)进行聚合反应而得之双性插层剂,并以该插层剂在水中与矽氧层状无机黏土进行乳化插层反应,以使黏土完全脱层而得之共聚高分子直接脱层黏土。其制造方法,系将分子量1800以上之聚醚胺(polyoxyalkylene amine)与聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)进行聚合反应而得之双性插层剂,于有机溶剂中以无机酸进行酸化形成一种乳液,再混入经水膨润之矽氧层状无机黏土,于60~180℃及常压至500 psig之反应系统下强力搅拌使其在水中进行乳化插层反应而得一完全脱层之共聚高分子直接脱层黏土并可再进一步以硷金属或硷土金属之氢氧化物或氯化物萃取而得一奈米矽片,并可回收该插层剂重复使用。
申请公布号 TW593480 申请公布日期 2004.06.21
申请号 TW091115297 申请日期 2002.07.05
申请人 国立中兴大学 发明人 林江珍;庄宗原;周志诚
分类号 C08K3/34 主分类号 C08K3/34
代理机构 代理人 许晓怡 台中市中区成功路三六八号
主权项 1.一种共聚高分子直接脱层黏土,其系以分子量1800-20000之聚醚胺(polyoxyalkylene amine)与聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)进行聚合反应而得之双性插层剂,并以该插层剂在水中与矽氧层状无机黏土进行乳化插层反应而得一完全脱层之共聚高分子直接脱层黏土。2.如申请专利范围第1项所述之共聚高分子直接脱层黏土,其中双性插层剂之莫尔数与矽氧层状无机黏土之阳离子交换当量之比例为1:3~2:1。3.如申请专利范围第1项所述之共聚高分子直接脱层黏土,其中,该聚醚胺系选自聚丙基醚双胺(polyoxypropylene diamine)、聚乙基醚双胺(polyoxyethylenediamine)及聚(乙基醚-丙基醚)双胺(poly(oxyethylene-oxypropylene)diamine adduct)。4.如申请专利范围第1项所述之共聚高分子直接脱层黏土,其中,该矽氧层状无机黏土系选自蒙脱土(montmorillonite)、高岭土(kaolin)、云母(mica)及滑石粉(talc)。5.如申请专利范围第1项所述之共聚高分子直接脱层黏土,其中,该矽氧层状无机黏土之阳离子交换当量为50~200meq/100g。6.一种共聚高分子直接脱层黏土衍生之奈米矽片,系利用申请专利范围第1项所述之共聚高分子直接脱层黏土,以硷金属或硷土金属之氢氧化物或氯化物萃取而得之奈米矽片。7.如申请专利范围第6项所述之共聚高分子直接脱层黏土衍生之奈米矽片,其中,硷金属或硷土金属之氢氧化物或氯化物系为氢氧化钠。8.一种共聚高分子直接脱层黏土之制造方法,系将分子量1800-20000以上之聚醚胺(polyoxyalkylene amine)与聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)进行聚合反应而得之双性插层剂,于有机溶剂中以无机酸进行酸化形成一种乳液,再混入经水膨润之矽氧层状无机黏土,于60~180℃及常压至500psig之反应系统下强力搅拌使其在水中进行乳化插层反应以制得一完全脱层之共聚高分子直接脱层黏土。9.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中双性插层剂之莫尔数与矽氧层状无机黏土之阳离子交换当量之比例为1:3~2:1。10.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该有机溶剂系选自醚类、酮类、酯类、类、饱和烃类、氯化饱和烃类及芳香族烃类。11.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该有机溶剂系选自四氢喃、二异丙基醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙、乙酸乙酯、戊烷、己烷、庚烷、环己烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯及甲氧苯。12.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该矽氧层状无机黏土系选自蒙脱土(montmorillonite)、高岭土(kaolin)、云母(mica)及滑石粉(talc)。13.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该矽氧层状无机黏土之阳离子交换当量为50~200meq/100g。14.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该聚醚胺系选自聚丙基醚双胺(polyoxypropylene diamine)、聚乙基醚双胺(polyoxyethylene diamine)、聚(乙基醚-丙基醚)双胺poly(oxyethylene-oxypropylene)diamine adduct。15.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该无机酸系选自盐酸、硫酸、磷酸及硝酸。16.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,双性插层剂于有机溶剂中以无机酸进行酸化形成一种乳液,再混入经水膨润之矽氧层状无机黏土,于80~160℃及14.7至500psig之反应系统下强力搅拌使其在水中进行乳化插层反应以制得一完全脱层之共聚高分子直接脱层黏土。17.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,双性插层剂于有机溶剂中以无机酸进行酸化形成一种乳液,再混入经水膨润之矽氧层状无机黏土,于80~120℃及14.7-500psig之反应系统下强力搅拌使其在水中进行乳化插层反应以制得一完全脱层之共聚高分子直接脱层黏土。18.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该制造方法所制得之共聚高分子直接脱层黏土系做为油性界面活性剂之应用。19.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中,该制造方法所制得之共聚高分子直接脱层黏土系做为高分子材料改质剂之应用。20.一种共聚高分子直接脱层黏土衍生之奈米矽片之制造方法,系利用申请专利范围第8项之方法所制得之共聚高分子直接脱层黏土,将其溶于特定温度之有机溶剂,形成乳浆A;再将矽氧层状无机黏土分散于热水中,强力搅拌形成乳浆B;再将乳浆A与乳浆B混合,并于特定温度下强力搅拌,然后加入硷金属或硷土金属之氢氧化物或氯化物水溶液继续强力搅拌,静置分层后,即可得到分散于水中之奈米矽片。21.如申请专利范围第20项所述之制造方法,其中,该有机溶剂系选自醚类、酮类、酯类、类、饱和烃类、氯化饱和烃类及芳香族烃类。22.如申请专利范围第20项所述之制造方法,其中,该有机溶剂系选自四氢喃、二异丙基醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙、乙酸乙酯、戊烷、己烷、庚烷、环己烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯及甲氧苯。23.如申请专利范围第20项所述之制造方法,其中,硷金属或硷土金属之氢氧化物或氯化物系为氢氧化钠。图式简单说明:图一:PP-g-MA之FTIR光谱图。图二:PP-g-MA/D2000之FTIR光谱图。图三:PP-g-MA/ED2001之FTIR光谱图。图四:双性高分子插层剂及其与Na+-MMT插层和脱层后于甲苯/水之界面张力。图五:(A)、显示PP-g-MA-D2000/MMT Exfoliated MMT,不同插层温度及压力;(B)、显示PP-g-MA-D2000/MMT Exfoliated MMT及Intercalated MMTTGA曲线比较;(C)、显示PP-g-MA-D2000/MMT Exfoliated MMT TGA曲线及微分曲线;(D)、显示PP-g-MA-ED2001/MMT Exfoliated MMT不同插层温度及压力;(E)、显示PP-g-MA-ED2001/MMT Exfoliated MMT TGA曲线及微分曲线。图六:为本发明之制作方法流程示意图。
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