專利名稱：一種埃洛石/蒙脫土復合粉末及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無機粉末，進一步地說，是涉及一種埃洛石/蒙脫土復合粉末及其制備方法和應用。
背景技術：
埃洛石(halloysite)是一種納米級硅酸鹽類粘土礦物。埃洛石的基本結構單元， 稱埃洛石納米管，由高嶺石的片層在天然條件下卷曲而成，呈微管狀結構，化學組成與高嶺石相同，具有相同的1 1的SiO2Al2O3比，片層結構卷曲成了 5102在外層，Al2O3在內層，因此埃絡石納米管具有與SiO2非常相似的表面性質，和Al2O3相似的內層性質，一般來說埃洛石納米管由多個高嶺土片層卷曲而成，是天然的多壁型納米管，管外徑為20-100nm，內徑為 5-30nm，長度為150ηπι-2μπι。天然的埃洛石納米管具有碳納米管相似的中空狀結構、高的比表面積、優良的化學及熱穩定性，更重要的是埃洛石礦物資源極其豐富，價格低廉，因此，為具應用提供了廣闊的前景。例如，中國專利CN1746216公開了一種埃洛石納米管用于制備聚合物復合材料的方法。首先將埃洛石用硅烷偶聯劑進行表面處理，然后將處理好的埃洛石與聚合物進行熔融共混造粒，最后用注射機將得到的混合物進行擠出成型，得到聚合物/ 埃洛石復合材料制品。華南理工大學賈德民等人也對埃洛石納米管改性聚丙烯復合材料的熱穩定性能和阻燃性能進行了研究(Eur Polym J，42 Q006) 1362-1369)。蒙脫土在聚合物領域中作為塑料的增強改性劑應用已為人們所熟知。有機改性的蒙脫土應用于聚酰胺樹脂中可有效的提高樹脂的機械強度和耐熱性能，參見美國專利 4，739，007,4, 810，734,5, 385，776。對于非極性的聚烯烴類樹脂如聚丙烯也可以使用有機蒙脫土來提高力學性能，參見中國專利ZL 00105494. 5、ZL 00104624.1。以上蒙脫土在聚合物中的應用均采用了將蒙脫土通過有機插層劑進行改性的方法，即都需要先將無機的蒙脫土進行有機化處理。而應用的方法一般也以熔融共混為最主要方法，因為該方法簡單易于實現工業化生產，但是由于目前普遍采用的長鏈季銨鹽類插層劑的耐熱性不佳，在聚合物熔融擠出過程中容易發生熱分解，因此會在聚合物熔融加工過程中帶來變色、產生氣味等不良后果，目前還沒有很好的解決方法。因此，如何改性蒙脫土，使其在增強樹脂的機械強度和耐熱性的同時在加工過程中不變色不產生氣味，是目前需要解決的技術問題。
發明內容
為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種埃洛石/蒙脫土復合粉末及其制備方法和應用。所述復合粉末不含有機組分、具有良好的耐熱性，并且在與塑料進行熔體共混加工過程中，不產生不良氣味，不變色，可使得基體塑料具有良好的綜合力學性能。本發明的目的之一是提供一種埃洛石/蒙脫土復合粉末。包含有埃洛石和蒙脫土，其中所述埃洛石和蒙脫土的重量比為5 95 95 5， 優選25 75 75 25，所述復合粉末由包括以下步驟的方法制備而成
a、將所述蒙脫土與水配制成懸浮液；b、將所述埃洛石與水配成懸浮液，與步驟a制得的蒙脫土懸浮液混合均勻，得到混合液；C、將步驟b制得的混合液噴霧干燥，制得所述埃洛石/蒙脫土復合粉末。以上所述的埃洛石和蒙脫土均為現有技術中未經有機處理的各種埃洛石和蒙脫土。本發明采用無機納米粘土埃洛石作為蒙脫土片層的隔離物，制備出一種不需要有機化處理的無機納米粒子復合粉末，該粉末不含有機組分、具有良好的耐熱性，由于不含有長鏈季銨鹽類有機插層劑，因此在與塑料進行熔體共混加工過程中，不產生不良氣味。本發明的目的之二是提供一種埃洛石/蒙脫土復合粉末的制備方法。包含以下步驟a、將所述蒙脫土與水配制成懸浮液；b、所述埃洛石與水配成懸浮液，與步驟a制得的蒙脫土懸浮液混合均勻，得到混合液；C、將步驟b制得的混合液噴霧干燥，制得所述埃洛石/蒙脫土復合粉末。本發明的無機納米粒子復合粉末中片狀的蒙脫土片層和管狀的埃洛石納米管粒子的相互隔離的狀態是由其制備過程所決定的。本發明通過將蒙脫土漿液和埃洛石漿液在液體狀態下混合均勻，使片狀的蒙脫土片層和管狀的埃洛石納米管粒子在水中保持互相隔離分散的狀態，然后經噴霧干燥，通過將懸浮液中的水快速干燥而使蒙脫土片層和埃洛石納米管的互相隔離分散的狀態能夠快速固定下來。具體操作中步驟a的懸浮液的濃度以加入蒙脫土并充分分散后仍能保持流動性為宜，一般約為5 20% wt ；為了使蒙脫土在水中充分溶脹，剝離，可以優選靜置蒙脫土懸浮液，靜置時間為一周以上，更優選靜置7 15天；步驟b的懸浮液的濃度亦以加入埃絡石并充分分散后仍能保持流動性為宜，一般約為5 40% wt ；將蒙脫土與水通過高剪切分散機預先配制成一定濃度的懸浮液，同樣亦將埃洛石與水通過高剪切分散機預先配制成一定濃度的懸浮液，然后按所需要的比例取配置好的蒙脫土懸浮液與埃洛石懸浮液進行漿液混合，待混合均勻后，通過噴霧干燥的方法制備得到。 配制懸浮液可采用現有技術中已有的各種攪拌設備、乳化設備進行，優選高剪切分散機。所述噴霧干燥的參數條件同現有技術，可根據具體情況調整，實現快速干燥即可。其中水可采用蒸餾水、去離子水，優選去離子水。本發明的目的之三是提供一種埃洛石/蒙脫土復合粉末在制備增強塑料中的應用。本發明采用無機納米粘土埃洛石作為蒙脫土片層的隔離物，制備出一種不需要有機化處理的無機納米粒子復合粉末，該粉末不含有機組分、具有良好的耐熱性，可用于提高樹脂的剛性，在相同的添加量下，具有比添加單獨蒙脫土或單獨添加埃洛石具有更好的綜合力學性能。添加份數一般可為基體塑料的1 20% wt，優選3 10% wt,由于不含有長鏈季銨鹽類有機插層劑，因此在與塑料進行熔體共混加工過程中，具有不產生不良氣味，是一種理想的熱塑性樹脂的力學性能改性劑。
具體實施例方式下面結合實施例，進一步說明本發明。實施例1 將鈉基蒙脫土(河北張家口清河化工廠生產)1000克與水19000毫升按5wt%的濃度混合，經高剪切分散機(FLUK0生產、型號FA90，轉速為3000轉每分鐘)攪拌分散1小時并放置7天，以便蒙脫土在水中充分溶脹，剝離。然后再一次通過高剪切分散機分散得到穩定的片層間充分剝離懸浮液。將埃洛石(湖北丹江口市富源高嶺土有限公司)1000克和水19000毫升經高剪切分散機(同上)攪拌分散1小時配置成5wt%的埃洛石懸浮液。取分散好的蒙脫土的懸浮液1330克與埃洛石懸浮液70克即按各自干重的95 5配比混合， 用實驗室高剪切分散乳化機(FLUK0生產、型號FA25，轉速為10000轉/每分鐘)轉速攪拌 30分鐘，在噴霧干燥試驗裝置(QP-3X型號，北京北化研石化設計院生產)中噴霧，噴霧干燥器的進口溫度為150°C，出口溫度為60°C，于旋風分離器中收集得到干燥后得到蒙脫土與埃洛石重量比例為95/5的1#復合粉末。實施例2 蒙脫土懸浮液和埃洛石懸浮液的制備同實施例1，區別僅在于蒙脫土懸浮液的靜置時間為10天，取蒙脫土懸浮液1050克與埃洛石懸浮液350克即按各自干重的75 25配比混合，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到蒙脫土與埃洛石重量比例為75/25的2#復合粉末。實施例3:蒙脫土懸浮液和埃洛石懸浮液的制備同實施例1，取蒙脫土懸浮液700克與埃洛石懸浮液700克即按各自干重的50 50配比混合，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到蒙脫土與埃洛石重量比例為50/50的3#復合粉末。實施例4蒙脫土懸浮液和埃洛石懸浮液的制備同實施例1，區別僅在于蒙脫土懸浮液的靜置時間為12天，取蒙脫土懸浮液350克與埃洛石懸浮液1050克即按各自干重的25 75配比混合，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到蒙脫土與埃洛石重量比例為25/75的4#復合粉末。實施例5 蒙脫土懸浮液和埃洛石懸浮液的制備同實施例1，區別僅在于蒙脫土懸浮液的靜置時間為15天，取蒙脫土懸浮液70克與埃洛石懸浮液1330克即按各自干重的5 95配比混合，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到蒙脫土與埃洛石重量比例為5/95的5#復合粉末。實施例6 采用實施例2所制備的蒙脫土與埃洛石重量比例為75/25的2#復合粉末與聚丙烯粉料(藍星集團天津石化3#料、熔體流動速率3. 0-5. 9g/10min)、抗氧劑1010和168 (瑞士汽巴加基生產、二者以1/1重量比例混合使用)混合配料，其具體重量百分數組成為聚丙烯95% wt,2#復合粉末5% wt,另混入以聚丙烯與復合型粉末總重量為100份計0. 2重量份的抗氧劑1010/168混合物，在高速攪拌器中混合一分鐘，用美國熱電Haake公司的 PolylabOs雙螺桿擠出系統(長徑比25 1、直徑16mm)共混造粒，擠出機各段溫度分別為 1900C，2000C，2000C，200°C，200°C，195°C (機頭溫度)。將粒料經模壓并采用機加工方法制成標準樣條，經測試得到復合粉末增強聚丙烯塑料的性能列于表1中。實施例7 以實施例3中所制備的蒙脫土與埃洛石重量比例為50/50的3#復合粉末代替實施例6中的姊復合粉末，與聚丙烯共混制備增強聚丙烯，各組分比例及加工、制樣條件均與實施例6相同，試樣的測試結果列于表1中。實施例8:以實施例4中所制備的蒙脫土與埃洛石重量比例為25/75的4#復合粉末代替實施例6中的姊復合粉末，與聚丙烯共混制備增強聚丙烯，各組分比例及加工、制樣條件均與實施例6相同，試樣的測試結果列于表1中。比較例1 將實施例6中所用的聚丙烯粉料100份與抗氧劑0. 2份混合造粒擠出，加工與制樣條件與實施例6相同，試樣的測試結果列于表1中。比較例2 取蒙脫土懸浮液1400克，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到純蒙脫土粉末。將所制備的純蒙脫土粉末代替實施例6中的2#復合粉末，與聚丙烯共混制備增強聚丙烯，各組分比例及加工、制樣條件均與實施例6相同，試樣的測試結果列于表1中。比較例3 取埃洛石懸浮液1400克，其余與實施例1相同，經噴霧干燥得到純埃洛石粉末。將所制備的純埃洛石粉末代替實施例6中的2#復合粉末，與聚丙烯共混制備增強聚丙烯，各組分比例及加工、制樣條件均與實施例6相同，試樣的測試結果列于表1中。表 權利要求
1.一種埃洛石/蒙脫土復合粉末，包含有埃洛石和蒙脫土，其中所述埃洛石和蒙脫土的重量比為5 95 95 5，所述復合粉末由包括以下步驟的方法制備而成a、將所述蒙脫土與水配制成懸浮液；b、將所述埃洛石與水配成懸浮液，與步驟a制得的蒙脫土懸浮液混合均勻，得到混合液；C、將步驟b制得的混合液噴霧干燥，制得所述埃洛石/蒙脫土復合粉末。
2.如權利要求1所述的埃洛石/蒙脫土復合粉末，其特征在于 所述埃洛石和蒙脫土的重量比為25 75 75 25。
3.一種制備如權利要求1或2所述的埃洛石/蒙脫土復合粉末的方法，包含以下步驟a、將所述蒙脫土與水配制成懸浮液；b、所述埃洛石與水配成懸浮液，與步驟a制得的蒙脫土懸浮液混合均勻，得到混合液； C、將步驟b制得的混合液噴霧干燥，制得所述埃洛石/蒙脫土復合粉末。
4.如權利要求3所述的制備埃洛石/蒙脫土復合粉末的方法，其特征在于 所述水為去離子水。
5.如權利要求3所述的制備埃洛石/蒙脫土復合粉末的方法，其特征在于 所述蒙脫土懸浮液、埃洛石懸浮液的配制時，采用高分散剪切機進行分散。
6.如權利要求3所述的制備埃洛石/蒙脫土復合粉末的方法，其特征在于 步驟a中蒙脫土懸浮液濃度為5 20% wt ；步驟b中埃洛石懸浮液濃度為5 40% wt。
7.如權利要求3所述的制備埃洛石/蒙脫土復合粉末的方法，其特征在于 步驟a中蒙脫土與水配制成懸浮液后靜置一周以上。
8.如權利要求1或2所述的埃洛石/蒙脫土復合粉末在制備增強塑料中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種埃洛石/蒙脫土復合粉末及其制備方法和應用。所述復合粉末包含有埃洛石和蒙脫土，其中所述埃洛石和蒙脫土的重量比5∶95～95∶5，所述復合粉末由包括以下步驟的方法制備而成a、將所述蒙脫土與水配制成懸浮液；b、埃洛石與水配成懸浮液，與步驟a制得的蒙脫土懸浮液混合均勻，得到混合液；c、將步驟b制得的混合液噴霧干燥，制得所述埃洛石/蒙脫土復合粉末。本發明所述的復合粉末不含有機組分、具有良好的耐熱性，可用于提高樹脂的剛性，并在加工過程中不產生不良氣味，不變色，可廣泛應用于增強塑料中。
文檔編號C08L101/00GK102532597SQ201010603989
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者喬金樑, 劉軼群, 潘國元, 苗壯, 郭敏 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院