CN103627219B - 一种埃洛石纳米管的有机改性方法 - Google Patents
一种埃洛石纳米管的有机改性方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种埃洛石纳米管的有机改性方法，它包括如下步骤：A）在乙醇溶液中，缓慢滴入KH590；B）取提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入KH590溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌；C）将步骤B）所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将KH590溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面并活化；然后将其放入丝胶溶液中，加入乙二醇二缩水甘油基醚，搅拌均匀后反应，将产物倒出、滤干。D）将步骤C）产物用去离子水洗涤，然后烘干；E）将步骤D）产物研磨并过过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。本发明的优点在于：1）埃洛石晶体层间距变大，活性提高；2）埃洛石与高分子有机物的相容性增加，利于分散在高分子基质中；3）吸附性能提高；4）方法简单，可行，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种埃洛石纳米管（HNTS）的有机改性方法，属于无机材料领域。
背景技术
埃洛石一般由多个片层卷曲而成，管外径为10～20nm,内径为40～100nm,长度为0.5～40μm，晶层数为15～40,至少在一维方向具有纳米效应，又具有高比表面积和高负电荷外表面，是一种性能优异的纳米补强材料。
作为一种优良的纳米补强材料，HNTs与有机高分子间的相容性较差，难以均匀分散。HNTs表面和层间含有活泼羟基利于改性，因此可选取有机试剂对其改性，可增加其活性，增大晶片层间距，增加有机亲和性和相容性。
中国专利CN201010564326.9介绍了一种用3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性埃洛石纳米管的方法，改善了埃洛石与非极性聚合物的相容性，但对于强极性高聚物其效果并不明显。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术的不足，针对埃洛石纳米管有机相容性差的缺点，而提供一种性能优异的埃洛石纳米管（HNTS）的有机改性方法。
本发明利用含有强极性端基（-SH）的高活性硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷（KH590）对埃洛石进行接枝改性，改善其和强极性高聚物（例如：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺等）间的相容性，KH590其分子式如下所示：
其一端为活性的Si-O-CH3键，可与埃洛石上的羟基反应，接枝在埃洛石表面及层间，此外巯基-SH也有较高活性可与埃洛石表面羟基形成氢键，利于 改性的进行；另一端为极性的长链硅烷，可与极性或非极性有机相相容，特别对于极性高分子，巯基-SH可和某些含有H原子的极性基团（如：—COOH、—OH等）形成氢键，并在乙二醇二缩水甘油基醚的帮助下，在埃洛石表面形成极性与非极性相容佳的高分子网状空间结构，进一步增强相容性。
本发明要解决的技术问题采用的技术方案是：包括如下步骤：
A）在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中，缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8-10wt%；
B）按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入3～5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌15min；
C）将步骤B）所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将按质量份数3～5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面，并置于80℃下活化2h；然后按照B）的质量份数，将其放入50～60份质量百分比浓度为0.01～0.1%的丝胶溶液中，加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚1～5份，搅拌均匀，在75～85℃条件下反应1～2小时，将产物倒出、滤干。
D）将步骤C）产物用去离子水洗涤2次，然后置于80℃真空干燥箱中烘干；
E）将步骤D）产物研磨并过200目的过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。
本发明与现有技术相比的有益效果是：改性后的埃洛石纳米管具有好的有机相容性，可以作为补强材料，均匀的分在有机高分子（尤其对于极性高分子）基体中，制备成复合材料，使其具有优异的性能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
实施例1：一种埃洛石纳米管（HNTS）的有机改性方法，包括以下步骤：
A）在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中，缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8wt%；
B）按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入3份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌15min；
C）将步骤B）所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将按质量份数3份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面，并置于80℃下活化2h；然后按照B）的质量份数，将其放入50份质量百分比浓度为0.01%的丝胶溶液中，加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚1份，搅拌均匀，在75℃条件下反应1小时，将产物倒出、滤干。
D）将步骤C）产物用去离子水洗涤2次，然后置于80℃真空干燥箱中烘干；
E）将步骤D）产物研磨并过200目的过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。
实施例2：一种埃洛石纳米管（HNTS）的有机改性方法，包括以下步骤：
A）在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中，缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至9wt%；
B）按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入4份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌15min；
C）将步骤B）所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将按质量份数4份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面，并置于80℃下活化2h；然后按照B）的质量份数，将其放入55份质量百分比浓度为0.05%的丝胶溶液中，加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚3份，搅拌均匀，在80℃条件下反应1.5小时，将产物倒出、滤干。
D）将步骤C）产物用去离子水洗涤2次，然后置于80℃真空干燥箱中烘干；
E）将步骤D）产物研磨并过200目的过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。
实施例3：一种埃洛石纳米管（HNTS）的有机改性方法，包括以下步骤：
A）在质量百分比浓度为95%的乙醇溶液中，缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至10wt%；
B）按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌15min；
C）将步骤B）所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将按质量份数5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面，并置于80℃下活化2h；然后按照B）的质量份数，将其放入60份质量百分比浓度为0.1%的丝胶溶液中，加入质量百分比浓度为10%的乙二醇二缩水甘油基醚5份，搅拌均匀，在85℃条件下反应2小时，将产物倒出、滤干。
D）将步骤C）产物用去离子水洗涤2次，然后置于80℃真空干燥箱中烘干；
E）将步骤D）产物研磨并过200目的过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种埃洛石纳米管的有机改性方法，其特征在于采用如下步骤：
A)在质量百分比浓度为95％的乙醇溶液中，缓慢滴入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液的最终浓度调至8-10wt％；
B)按质量份数取20份提纯后的埃洛石纳米管，置于研钵中，加入3～5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液，然后研磨搅拌15min；
C)将步骤B)所得产物均匀分散在表面皿中，用喷雾法将按质量份数3～5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液乙醇溶液均匀喷洒在埃洛石纳米管表面，并置于80℃下活化2h；然后按照B)的质量份数，将其放入50～60份质量百分比浓度为0.01～0.1％的丝胶溶液中，加入质量百分比浓度为10％的乙二醇二缩水甘油基醚1～5份，搅拌均匀，在75～85℃条件下反应1～2小时，将产物倒出、滤干；
D)将步骤C)产物用去离子水洗涤2次，然后置于80℃真空干燥箱中烘干；
E)将步骤D)产物研磨并过200目的过滤筛，得到改性的埃洛石纳米管。
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