聚合物纳米复合材料组合物

1．一种聚合物纳米复合材料组合物，该组合物包含：
(1)一种聚酰胺；
(2)经处理的硅酸盐，其中所述硅酸盐材料包含用至少一种通式如 下的铵离子处理过的硅酸盐材料：
          +NR1R2R3R4
其中R1、R2、R3和R4独立地选自饱和或不饱和C1-C22烃、取代的烃和 支化的烃，或者其中R1和R2形成1个N,N-环状醚；其中任选地，R1、R2、R3 和R4中之一是氢；
其中处理的硅酸盐的MER是从比未处理硅酸盐的阳离子交换容量低约 10毫克当量/100克～比未处理硅酸盐的阳离子交换容量高出约30毫克当 量/100克；以及
其中该聚酰胺纳米复合材料在试验中表现出与不含层状硅酸盐的聚 酰胺相比在抗张模量和挠曲模量方面的改善，抗张强度又不会明显降低。
2．权利要求1的组合物，其中聚酰胺选自尼龙6、尼龙6,6、尼龙4,6、 尼龙6,9、尼龙6,1O、尼龙6,12、尼龙11、尼龙12、无定形尼龙、芳族 尼龙及其共聚物。
3．权利要求1的组合物，其中聚酰胺是尼龙6,6及其共聚物。
4．权利要求1的组合物，其中所述处理的硅酸盐选自蒙脱石、囊脱石、 贝得石、铬岭石、天然或合成水辉石、滑石粉、辛蒙脱石、天然硅酸钠和 水羟硅酸钠。
5．权利要求1的组合物，其中所述处理的硅酸盐是选自链状材料、海 泡石和美国活性白土的一种纤维状、链状硅酸盐。
6．权利要求1的组合物，其中组合物还包含下列物质中至少1种：表 面活性剂、成核剂、偶联剂、填料、增塑剂、冲击改性剂、增链剂、相容 剂、着色剂、脱模润滑剂、抗静电剂、颜料或阻燃剂。
7．权利要求6的组合物，其中偶联剂是硅烷。
8．权利要求7的组合物，其中硅烷偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
9．权利要求8的组合物，其中硅烷偶联剂在聚合物复合材料中的含量 为层状硅酸盐的约0.5wt％～5wt％。
10．权利要求1的组合物，其中R1选自氢化牛脂、不饱和牛脂或含至 少6个碳原子的烃，而R2、R3和R4独立地含有1～12个碳原子。
11．权利要求1的组合物，其中铵离子是选自下述的季铵离子：二甲 基二(氢化牛脂)铵、二甲基苄基氢化牛脂铵、二甲基(乙基己基)氢化牛脂 铵、三甲基氢化牛脂铵、甲基苄基二(氢化牛脂)铵、N,N-2-环丁氧基二(氢 化牛脂)铵、三甲基牛脂铵、甲基二羟乙基牛脂铵和十八烷基甲基二羟乙基 铵以及它们的混合物。
12．权利要求1的组合物，其中铵离子是选自下述的季铵离子：二甲 基二(氢化牛脂)铵、二甲基(乙基己基)氢化牛脂铵、二甲基苄基氢化牛脂 铵、甲基二羟乙基牛脂铵以及它们的混合物。
13．权利要求1的组合物，其中组合物中处理的层状硅酸盐的含量为 复合材料的约0.1wt％～约12.0wt％。
14.权利要求1的组合物，其中组合物中处理的层状硅酸盐的含量为 复合材料的约0.5wt％～约6.0wt％。
15．权利要求1的组合物，其中所述组合物包含至少一种其它聚合 物。
16．按照权利要求15的组合物，其中所述至少一种其它聚合物包括聚 苯氧或聚苯醚。
17．按照权利要求1的组合物，其中所述聚酰胺的重均分子量为至少 约40,000D。
18．按照权利要求15的组合物，其中所述的其它聚合物包括聚环氧乙 烷、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚(苯乙烯-丙稀腈)、聚(丙稀腈-丁二烯 -苯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(对苯 二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(萘二羧酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯 -共聚-对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)、聚砜、聚(亚苯基氧基)或聚(苯醚)、 聚(羟基苯甲酸-共聚-对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(羟基苯甲酸-共聚-羟基环 烷酸)、聚(酯酰胺)、聚(醚酰亚胺)、聚(苯硫醚)、聚(对苯二甲酰苯二胺)。
19．按照权利要求1的组合物，其中所述处理的硅酸盐颗粒是用一种 或多种季铵离子与通式如下的铵离子的混合物处理的：
+NRaRbRcRd
其中Ra、Rb和Rc中至少一个是氢(H)，而Rd则选自饱和或不饱和的 C1-C22烃、有取代的烃和支化烃，或者其中R1和R2形成一个N,N-环状醚。
20．按照权利要求19的组合物，其中Rd包含羧酸部分。
21．按照权利要求19的组合物，其中所述的混合物包含二甲基二(氢 化牛脂)铵、甲基羟乙基牛脂铵和/或二甲基(乙基己基)氢化牛脂铵中的至 少一种与12-氨基月桂酸铵的组合。
22．按照权利要求1的组合物，其中层状硅酸盐颗粒是用吖嗪阳离子 染料处理的。
23．按照权利要求22的组合物，其中所述阳离子染料包括尼格或蒽染 料。
24．按照权利要求6的组合物，其中所述填料包括碳纤维、玻璃纤维、 高岑土、硅灰石或滑石粉。
25．按照权利要求6的组合物，其中所述相容剂包含至少一种酸改性 烃类聚合物。
26．按照权利要求6的组合物，其中所述相容剂包含马来酐接枝的聚 乙烯、马来酐接枝的聚丙烯或马来酐接枝的乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚 物。
27．按照权利要求6的组合物，其中所述润滑剂包含至少一种烷基胺、 硬脂酰胺、二-硬脂酸铝或三-硬脂酸铝。
28．按照权利要求6的组合物，其中所述冲击改性剂包括乙丙橡胶、 乙烯-丙烯-二烯橡胶、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯(具有芯-壳形态)，经 过或不经过羧基改性的聚(丙烯酸丁酯)，聚(乙烯丙烯酸酯)、聚(乙烯甲基 丙烯酸酯)、聚(乙烯丙烯酸)、聚(乙烯丙烯酸酯)离聚物、聚(乙烯-甲基丙 烯酸酯-丙烯酸)三元共聚物、聚(苯乙烯-丁二烯)嵌段共聚物、聚(苯乙烯- 丁二烯-苯乙烯)三元嵌段共聚物、聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)三元嵌 段共聚物和聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯羧化物)三元嵌段共聚物。
29．按照权利要求1的组合物，其中所述组合物包含复合材料，其中聚 酰胺的结晶区小于1.0μm。
30．按照权利要求1的组合物，其中所述组合物是呈纤维、薄膜或模 塑制品形式的。
31．一种制备聚酰胺钠米复合材料组合物的方法，包括
(1)形成一种聚酰胺和一种经处理的硅酸盐材料的可流动混合物；
(2)使至少约50％但非全部所述处理的硅酸盐材料离解以形成该钠米 复合材料组合物；
其中该处理的硅酸盐包含用至少一种通式如下的铵离子处理过的硅 酸盐材料：
        +NR1R2R3R4
其中R1、R2、R3和R4独立地选自饱和或不饱和C1-C22烃、取代的烃和 支化的烃，或者其中R1和R2形成1个N,N-环状醚；其中任选地，R1、R2、R3 和R4中之一是氢；
其中处理的硅酸盐的MER是从比未处理硅酸盐的阳离子交换容量低约 10毫克当量/100克～比未处理硅酸盐的阳离子交换容量高出约30毫克当 量/100克；以及 其中该聚酰胺纳米复合材料在试验中表现出与不含层状硅酸盐的聚酰胺相 比在抗张模量和挠曲模量方面的改善，但又不会降低抗张强度。
32．权利要求31的方法，其中聚酰胺选自尼龙6、尼龙6,6、尼龙4,6、 尼龙6,9、尼龙6,10、尼龙6,12、尼龙11、尼龙12、无定形尼龙、芳族 尼龙及其共聚物。
33．权利要求31的方法，其中硅酸盐选自蒙脱石、囊脱石、贝得石、 铬岭石、天然或合成水辉石、海泡石、滑石粉、辛蒙脱石、天然硅酸钠和 水羟硅酸钠。
34．权利要求31的方法，其中组合物还包含下列物质中至少1种：表 面活性剂、成核剂、偶联剂、填料、增塑剂、冲击改性剂、增链剂、相容 剂、着色剂、脱模润滑剂、抗静电剂、颜料或阻燃剂。
35．权利要求34的方法，其中偶联剂是硅烷。
36．权利要求35的方法，其中硅烷偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
37．权利要求35的方法，其中硅烷偶联剂在聚合物复合材料中的含量 为层状硅酸盐的约0.5wt％～5wt％。
38．权利要求31的方法，其中R1选自氢化牛脂、不饱和牛脂或含至少 6个碳原子的烃，而R2、R3和R4独立地含有1～12个碳原子。
39．权利要求31的方法，其中二甲基二(氢化牛脂)铵、二甲基苄基氢 化牛脂铵、二甲基(乙基己基)氢化牛脂铵、三甲基氢化牛脂铵、甲基苄基 二(氢化牛脂)铵、甲基二羟乙基牛脂铵和N,N-2-环丁氧基二(氢化牛脂) 铵。
40．权利要求31的方法，其中组合物中处理的层状硅酸盐的含量为 复合材料的约0.1wt％～约12.0wt％。
41．权利要求31的方法，其中组合物中处理的层状硅酸盐的含量为 复合材料的约0.5wt％～约6.0wt％。
42．权利要求31的方法，其中处理的硅酸盐材料采用选自机械装置、 热冲击、压力改变或超声波的方法实现离解。
43．权利要求42的方法，其中机械装置选自搅拌器、Banbury型密炼 机、Brabender型混合机、Farrel连续混合机和挤塑机。
44．权利要求43的方法，其中挤塑机选自单螺杆挤塑机和双螺杆挤塑 机。
45．权利要求44的方法，其中双螺杆挤塑机是同向旋转全啮合双螺杆 挤塑机。
46．权利要求42的方法，其中所述可流动混合物经受多种所述离解方 法。
47．权利要求31的方法，其中所述形成步聚包括将所述聚酰胺与一种 含有母料的处理的硅酸盐混合，所述母料包含所述处理的硅酸盐和载体聚 合物。
48．权利要求47的方法，其中所述载体聚合物包含聚酰胺、乙丙橡胶、 乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸乙酯或乙烯甲 基丙烯酸酯。
49．权利要求48的方法，其中聚酰胺载体聚合物选自尼龙6、尼龙 6,6、尼龙4,6、尼龙6,9、尼龙6,10、尼龙6,12、尼龙11、尼龙12、无 定形尼龙、芳族尼龙或它们的共聚物。
50．权利要求47的方法，其中所述载体聚合物的重均分子量不同于所 述可流动混合物中的聚酰胺的分子量。
51．权利要求47的方法，其中所述载体聚合物是除聚酰胺以外的聚合 物。
52．权利要求47的方法，其中所述载体聚合物的重均分子量介于 10,000～40,000D。
53．权利要求31的方法，其中所述可流动混合物还包含单体。
54．权利要求53的方法，其中所述单体包含ε-己内酰胺、月桂内酰胺、 或其相应的内酯。
55．权利要求53的方法，其中所述方法还包括所述单体的聚合。
56．权利要求31的方法，还包括在所述离解步骤期间向所述可流动混 合物中加入附加量的聚酰胺。
57．权利要求31的方法，进一步包含所述聚酰胺的固相聚合或附加的 熔体聚合。
58．权利要求57的方法，其中固相聚合包括，将聚酰胺在约200℃～ 240℃的温度加热约2～5小时的时间。
59．权利要求31的方法，进一步包含将组合物在约200～240℃的温度 进行热处理约2～5小时的时间，其中这样的热处理能导致固相聚合，或 促进聚酰胺分子嵌入硅酸盐材料中。

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