本發(fā)明涉及一種機械化學聚合法制備聚酚胺-無機粘土納米復合材料的方法。
背景技術：
粘土礦物是一類含水的鋁硅酸鹽，包括高嶺石族、蒙脫石族等，具層狀結(jié)構(gòu)，顆粒一般小于 10 μ m，加水后具有不同程度的可塑性。其結(jié)構(gòu)特點為 ： 由 Si-O 構(gòu)成層狀骨骼，按 夾在它們之間的離子種類形成各種層狀結(jié)構(gòu)，并沿 C 軸重疊。具有很大的殘缺表面，層間結(jié)合力弱，并存在著層內(nèi)結(jié)構(gòu)不飽和填充與扭曲等。
插層聚合是指將單體插入層狀或多孔狀無機物的片層或孔隙之間，從而得到無機 / 有機納米復合物。許多無機化合物如硅酸鹽類、磷酸鹽類、金屬氧化物、硫化物、氧氯化物等具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，而且其層間距通常處于分子尺寸，可以實現(xiàn)無機相與有機相在分子水平或者納米水平的復合，從而賦予插層復合物以新的優(yōu)良性能。插層聚合所得的聚合物 / 層狀無機粘土復合材料能夠?qū)o機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性及介電性完美地結(jié)合起來，有別于通常的聚合物 / 無機填料復合體系。
酚羥基和氨基官能團結(jié)構(gòu)可以和有機-無機表面建立共價和非共價的相互作用，從而使聚多巴胺交聯(lián)層強力附著在材料表面上。由于聚酚胺本身帶有大量胺基和酚羥基等，滿足附著材料表面的能力，可以與多種材料復合。
蒙脫土由于層間的大量無機離子而表現(xiàn)出來的疏油性，不利于其在聚合物基體中的分散，因此要對其進行有機改性，其目的旨在改變蒙脫土表面的高極性，使蒙脫土層間由親油性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，降低其表面能，同時使蒙脫土的層間距增大，使聚合物的鏈或單體能進入層間，從而制造出納米復合材料。
相比于常用的電化學和化學聚合法，機械化學聚合有著制備時間短、制備過程綠色環(huán)保、制備簡單易行等優(yōu)點，是一種溫和、容易操作和實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的聚合方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用機械化學聚合法制備聚酚胺-無機粘土納米復合材料的方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術方案：
一種機械化學制備聚酚胺-無機粘土的插層納米復合材料的方法，其特征在于以下步驟：
（1）將無機黏土加入研缽，添加純水或一定pH值的水，攪拌，研磨，盡量使之均勻；
（2）再加入一定比例的酚和胺，攪拌均勻；
（3）將共混物在瑪瑙研缽中研磨一定時間，研磨至無機黏土完全變?yōu)樯詈稚?/p>
（4）反應完成后，進行分離、洗滌、干燥，得到聚酚胺-無機粘土納米復合材料。
該制備過程綠色環(huán)保、制備簡單易行、條件溫和、容易操作和實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，便于推廣使用，制得的聚酚胺-無機粘土的插層納米復合材料具有良好的溶解性能和機械性能，具有廣泛的應用前景。
進一步的，所述步驟中酚為鄰苯二酚、對苯二酚、鄰苯三酚中的至少一種。
進一步的，所述步驟中胺為為二乙烯三胺或結(jié)構(gòu)式為NH2(CH2)nNH2的脂肪胺（n代表4至12的整數(shù)）中的至少一種。
進一步的，所述步驟中酚和胺的摩爾比為0.8~1.2 : 1。
進一步的，所述步驟中無機粘土和酚的質(zhì)量比例為1 : 0.02~1。
進一步的，所述步驟中一定pH值為pH=7.0~9.9。
進一步的，所述步驟中研磨一定時間為0.5~9小時。
本發(fā)明提出了一種制備改性無機黏土的全新方案,即利用酚和胺通過機械化學聚合的方法進行改性。機械化學聚合相比常用的電化學和化學聚合，有著制備時間短、制備過程綠色環(huán)保、制備方法簡單易行、工藝流程簡單且聚合效率較高等優(yōu)點，機械聚合通過外加的機械力使得在其他反應條件下插入無機黏土層間很慢的聚酚胺能夠較快的插入在無機黏土層間。從而使蒙脫土層間由親油性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，降低其表面能，同時使蒙脫土的層間距增大，使聚合物的鏈或單體能進入層間，從而制造出納米復合材料。
與其他技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
（1）通過本發(fā)明所述的聚酚胺-無機粘土納米復合材料的制備原料成本低廉，便于推廣使用，修飾后的無機黏土層間距增大，可以應用于更廣泛的應用中。
（2）本發(fā)明制備工藝簡單，制備過程綠色環(huán)保，適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步闡述,這些實施例只是為了闡述本發(fā)明的技術方案而不能視為對本發(fā)明權利要求內(nèi)容的限制。實施例中所用原料均為常規(guī)市購產(chǎn)品所用設備均為常規(guī)設備測試方法均為常規(guī)方法。
實施例1
（1）將蒙脫土加入含有5 mL pH為8.5緩沖液的研缽中，盡量攪拌均勻；
（2）再加入鄰苯二酚和己二胺。鄰苯二酚和己二胺的摩爾比為1: 1；（鄰苯二酚和1,6-己二胺）和蒙脫土的質(zhì)量比1:20
（3）將共混物在瑪瑙研缽中研磨5min，重新攪拌均勻，繼續(xù)研磨1 h，研磨至蒙脫土完全變?yōu)樯詈稚?/p>
（4）反應完成后，分別用水和無水乙醇洗滌，至溶液pH為中性，干燥至恒重，得到聚酚胺-蒙脫土納米復合材料。
實施例2
（1）將蒙脫土加入含有5 mL 純水的研缽中，盡量攪拌均勻；
（2）再加入鄰苯二酚和二乙烯三胺。鄰苯二酚和二乙烯三胺的摩爾比為1: 1.1；（鄰苯二酚和二乙烯三胺）和蒙脫土的質(zhì)量比1:4；
（3）將共混物在瑪瑙研缽中研磨5min，重新攪拌均勻，繼續(xù)研磨6 h，研磨至蒙脫土完全變?yōu)樯詈稚?/p>
（4）反應完成后，分別用水和無水乙醇洗滌，至溶液pH為中性，干燥至恒重，得到聚酚胺-蒙脫土納米復合材料。
實施例3
（1）將高嶺土加入含有5 mL pH為9.5緩沖液的研缽中，盡量攪拌均勻；
（2）再加入對苯二酚和丁二胺。鄰苯二酚和丁二胺的摩爾比為1:0.9；（鄰苯二酚和丁二胺）和高嶺土的質(zhì)量比1:10；
（3）將共混物在瑪瑙研缽中研磨5min，重新攪拌均勻，繼續(xù)研磨3 h，研磨至蒙脫土完全變?yōu)樯詈稚?/p>
（4）反應完成后，分別用水和無水乙醇洗滌，至溶液pH為中性，干燥至恒重，得到聚酚胺-高嶺土納米復合材料。
實施例4
（1）將高嶺土加入含有5 mL pH為8.5緩沖液的研缽中，盡量攪拌均勻；
（2）再加入鄰苯三酚和己二胺。鄰苯三酚和己二胺的摩爾比為1: 0.8；（鄰苯三酚和己二胺）和高嶺土的質(zhì)量比1:40；
（3）將共混物在瑪瑙研缽中研磨5min，重新攪拌均勻，繼續(xù)研磨8 h，研磨至高嶺土完全變?yōu)樯詈稚?/p>
（4）反應完成后，分別用水和無水乙醇洗滌，至溶液pH為中性，干燥至恒重，得到聚酚胺-高嶺土納米復合材料。