聚合物纳米复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种以芳香族含氮化物、丙烯酸及其酯衍生物和低聚体、δ－二氧化锰、高岭土、白泥、镁菱土、石墨天然层状无机固体、天然和合成聚合物为原料制备高性能纳米复合材料的多步扩散、交换及反应法。通过调整列位介质与单体、低聚体浓度和流场、反应时间、环境温度等条件,控制制品结构使制成的纳米复合膜或型材能作锂、锂离子二次电池阳极、电解质膜;高强度高抗冲交通、汽车、建筑制品;耐高温耐油橡胶件;导热防腐换热器件;透明高强度抗冲,无毒热塑性塑料和热塑性弹性体用于生物－医疗、食品(耐高温大于120℃)包装等。

主权项

1.一种以芳香族含氮化合物为原材料单体，以质子酸或非质子酸或非质子酸盐为列位介质的聚合物纳米复合材料的制备方法，其特征在于：(1)本法的原料还包括：①脂肪族丙烯酸及其酯类衍生物和低聚体，包括化学结构简式为：式中R₁、R₂可以是H、CH₃、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₅H₁₁……C₁₈H₃₇、R₁可以与R₂不同或相同，n＝2～48，其浓度为0.02～3.5摩尔的脂肪族丙烯酸及其酯类衍生物和低聚体，②层状结构无机物包括：高岭土、白泥(高岭土与白云母混合物)，镁菱土天然原料及δ-二氧化锰、二氧化锡、氧化石墨、二氧化铅、氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化铝，③聚合物包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯类树脂、聚酰胺树脂、聚二甲基丙烯酰胺、聚异丁基丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醋酸乙酯及其共聚物、顺丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、热塑弹性体SBS、SIS、丁腈橡胶、聚丙烯腈、聚甲基硅氧烷(硅橡胶)以及它们之间的共混物，④列位介质还包括：六氟磷酸锂(LiPF₆)、氟硼酸锂(LiBF₄)、三氟乙酸(CF₃COOH)、三氯乙酸(CCl₃COOH)、高氯酸锂(LiClO₄)、高氯酸锌(Zn(ClO₄)₂)、高氯酸镁(Mg(ClO₄)₂)、高氯酸铝(Al(ClO₄)₃)、三氯化铝(AlCl₃)、二甲基亚砜(DMSO)、十二烷基苯磺酸及其钠盐、二萘基磺酸及其钠盐、磷酸铝(AlPO₄)、硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)、谷胺酸、聚四氟乙烯粉、光胺酸、玉米醇溶朊、导电碳黑(粒径20～300nm)、有机脂肪胺(含碳原子数1～20如甲胺、乙胺……)、三乙醇胺、醋酸酯(CH₃COOR中R为乙基、丙基……辛基及CN基)、醋酸盐(CH₃COOMe中Me为铝、锌、钙、铅及氨)、NN’二甲基甲酰胺(DMF)，其浓度为0.1～6摩尔；(2)制备聚合物纳米复合材料的步骤及其工艺条件：步骤一：多步扩散与交换：针对所制材料或制品使用条件要求，选择两种或两种以上单体、层状结构无机物和列位介质及其它们的浓度和用量配比，并将它们放入反应器，溶胀、溶解或熔融进行扩散与交换，其温度控制范围为-10～180℃，时间控制范围4分钟～46小时，步骤二：聚合和/或交联反应加入工业常规引发剂和交联剂，在20℃～180℃下反应0.2～40小时，步骤三：共混根据所制材料的要求，加入一种或一种以上共混聚合物，用通用工业设备高速混合、开炼或密炼、挤出、注射或热真空成型等方式得到产品。