蒙脱土的结构、性能及其改性研究现状
杨科;王锦成;郑晓昱
【期刊名称】《上海工程技术大学学报》
【年(卷),期】2011(025)001
【摘要】通过不同的表征方法,对蒙脱土的结构和性能进行综述.分别从无机、有机、无机/有机等3个方面分析了蒙脱土改性的研究现状,对蒙脱土优化和改性提出了相关的建议,并对其应用前景作出了展望.
【总页数】6页(P65-70)
【作者】杨科;王锦成;郑晓昱
【作者单位】上海工程技术大学化学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大
学化学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化学化工学院,上海201620
【正文语种】中文
【中图分类】O634.4
【相关文献】
1.不同改性蒙脱土对聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料性能的影响 [J], 丁超;何慧;洪浩群;贾德民
2.聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料的结构与性能Ⅱ.超声波分散对聚氨酯脲/有机蒙脱土纳米复合材料结构与性能的影响 [J], 孙宝全;史振涛;李金艳;王进京;张福涛;李再峰
3.聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料的结构与性能Ⅰ.水基端羟基阳离子聚氨酯改性
新型抗沉降有机蒙脱土的工艺研究 有机蒙脱土(OrganicMontmorillonite,OMMT)是一种广泛应用于 食品和食品附属产品中的有机添加剂，可改善食品的品质和组织结构，增强食品的营养价值和口感。然而，随着市场要求的不断提高，传统的OMMT在抗沉降性方面表现出的缺点，使得开发出新型抗沉降OMMT 变得十分迫切。 为了提高OMMT的抗沉降性能，需要改变它的结构。OMMT晶体由层间空缝，表面孔隙和层间滑动组成。为了提高它的抗沉降性能，需要增加它的层间空缝和表面孔隙，减少层间滑动，使得它能更有效地抑制沉降。 经过多年的研究，人们发现，采用表面改性技术，可以改变OMMT 晶体的结构，增加它的层间空缝和表面孔隙，减少它的层间滑动，从而提高它的抗沉降性能。 表面改性通常有两种方法：物理化学改性和物理改性。前者通常使用有机溶剂，如乙醇和乙醚，将OMMT晶体与特定类型的有机分子 结合，形成改性粒子；而后者则通过外加外部能量，如微波辐射、超声波和高温等，来改变OMMT晶体的表面形貌，增加层间空缝和表面 孔隙，减少层间滑动，从而提高其密度和力学性能。 OMMT的抗沉降性能的改善不仅需要表面改性，还需要合适的粒 度组成。研究发现，当OMMT晶体的粒度组成更细致，孔隙面积更大，孔隙直径更小，表面粗糙度更高，层间滑动能力更强，OMMT的抗沉 降性能更能够提高。
在综合考虑OMMT晶体的表面改性以及粒度组成的基础上，总结出新型抗沉降OMMT的工艺。新型抗沉降OMMT的制备过程主要包括：首先，进行研磨处理，研磨OMMT晶体，使晶体的粒度组成更细致，孔隙面积更大，孔隙直径更小，表面粗糙度更高，形成更平滑的晶体表面；其次，利用物理化学改性，将有机溶剂如乙醇和乙醚，与OMMT 晶体表面的有机分子结合，形成改性粒子；最后，将改性粒子与其他原料混合，制备新型抗沉降OMMT产品。 以上就是新型抗沉降有机蒙脱土工艺研究的简要介绍，新型抗沉降OMMT具有良好的抗沉降性能，在食品和食品附属产品的应用中具有较好的前景。未来，随着科技的进步，OMMT的抗沉降性能也将获得进一步提高，发挥更大的作用。
新型有机改性蒙脱土的制备 近年来，新型有机改性蒙脱土作为一种新型可持续发展材料引起了人们的关注。它具有优异的性能，在各个领域有着广泛的应用前景，例如在石油、化工、涂料和环境领域等。因此，对于新型有机改性蒙脱土的制备技术和应用研究具有重要的意义。 一、有机改性蒙脱土的优点 有机改性蒙脱土具有以下优点：首先，有机改性可以增强蒙脱土的温度稳定性 和耐溶剂性能，使其能在更广泛的应用领域中得以应用。其次，有机改性能够使蒙脱土具有良好的亲水性和润湿性，能够加速颜料和填料等材料的分散和均匀分布。最后，有机改性能够提高蒙脱土颗粒的可分散性，能够更好地增稠和增加产品的强度。 二、蒙脱土的制备过程 蒙脱土的制备过程通常包括以下步骤：首先，将蒙脱土粉末放入水中搅拌均匀，使其与水形成一种胶体溶液，并在其中添加伴有离子溶解的有机物质。其次，将搅拌均匀的蒙脱土溶液沉淀，去除水中的浊物，然后经过多次清洗，得到的蒙脱土的颗粒形状均匀，颗粒间距恰到好处。最后，将蒙脱土通过干燥、筛分等操作，获得目标模板，制备出具有高质量的有机改性蒙脱土。 三、有机改性蒙脱土的改性过程 有机改性蒙脱土的改性过程是通过将石化产品和溶剂引入蒙脱土中，使其增加 亲水或亲油性的一种过程。其中，石化产品在空气中又经常被称为蒙脱土增白剂，它的加入使得蒙脱土的性能更加鲜明突出，能够更好地应用于颜料、涂料、胶黏剂等领域。而溶剂，通常指覆盖在蒙脱土表面的一层有机分子，如水、油或气体。通过改变这些溶剂的类型和配比，可以实现蒙脱土的不同性能和应用。
四、有机改性蒙脱土的应用 有机改性蒙脱土在各个领域具有广泛的应用前景。在建材领域，可以用作填料、增稠剂和筛网用品等材料；在工业领域，可以用于催化剂、吸附剂、分离剂和陶瓷材料等；在环境领域中，可以用于污染物的吸附、分离、去除和处理。 结论： 新型有机改性蒙脱土的制备技术和应用研究具有重要的意义。随着科学技术的 发展和产业的不断进步，有机改性蒙脱土在各个领域市场的应用前景必将越来越广阔。因此，我们有必要深入探究有机改性蒙脱土的制备方法和机理，并不断推动其在实际应用领域中发挥更多的优势和作用，为人类生产生活创造更多的价值和贡献。
改性蒙脱土的研究与应用 改性蒙脱土是一种重要的材料，它被广泛应用于各种领域，如纳米材料、药物传递、环境污染控制等等。本文将介绍改性蒙脱土的研究进展和应用情况。 一、蒙脱土及其改性 蒙脱土是一种属于粘土矿物的土壤颗粒，通常呈现灰色或白色。蒙脱土的结构是由硅酸铝层和层间离子组成，层状结构使其可以吸附和储存水分和离子。由于这些特性，蒙脱土被广泛用于土地改良和污染控制，以及食品、化妆品和药物的制造等方面。 不过，由于其本身存在的缺点，例如吸附力、分散性等欠佳，为了满足不同领域的需求，科学家们对其进行了改性。 改性蒙脱土是指通过改变蒙脱土的化学和物理性质，使其适应性更加广泛的一种材料。常用的改性方法包括阳离子交换、酸化、碱化、溶胶-凝胶等。 二、改性蒙脱土在纳米材料中的应用 蒙脱土因其层数较多、结晶度高、孔径小且均匀、比表面积大等特点几十年来引起了研究人员的广泛关注。在改性蒙脱土中， Montmorillonite被认为是一种理想的纳米载体。大量的研究表明，不同处理方法的改性蒙脱土具有良好的纳米材料载体性能，如高效的吸附性能、阻燃性能和致密性等。 当前，改性蒙脱土做为一种优秀的纳米载体材料，在纳米材料领域中的应用突破了传统材料在绿色荧光材料、催化剂和电化学能量存储材料等方面的应用。在纳米材料领域，改性蒙脱土可以被用作催化剂的载体，可以显著提高催化剂的活性和稳定性。同时，改性蒙脱土对气体和液体具有比较强的吸附性能，并且可以通过改变其表面活性，达到不同的吸附效果。 三、改性蒙脱土在药物传递中的应用
改性蒙脱土在药物传递中也有广泛的应用。由于人体肠道吸收能力差、易发生血液循环失调等问题，许多药物在口服后很难达到理想的药效。因此，将药物包裹在蒙脱土纳米粒子中，通过粘性或分散来调节药物的释放，可以大大提高药物的生物利用度和药效。近年来，改性蒙脱土作为一种药物传递载体广泛被研究。改性蒙脱土不仅可以用于口服药物的传递，还可以用于眼、鼻、口腔、皮肤等其他传递方式。改性蒙脱土纳米粒子可以在炎症组织中释放药物，从而达到缓解病症的作用。 四、改性蒙脱土在环境污染控制中的应用 改性蒙脱土在环保领域也有广泛的应用。由于其良好的吸附性能，改性蒙脱土被广泛用于污染物的吸附和去除。蒙脱土改性后的表面活性改变了其吸附特性，可以使其更加适合吸附一些有害物质。例如，对于重金属污染物，改性蒙脱土具有优异的吸附性能，可以有效去除土壤和水体中的重金属污染物。此外，还可以通过改变其表面活性，蒙脱土可以对某些有机化合物和放射性物质进行吸附和去除，从而达到环境污染控制的目的。 五、结论 改性蒙脱土是一种重要的材料，具有广泛的应用前景。随着科学技术的进步，改性蒙脱土将有更广泛的应用空间。尽管我们在该领域已经取得了很大的进展，但我们还有很多工作要做，例如进一步改进改性方法、加强材料的生物相容性和安全性，以及尝试更广阔应用。改性蒙脱土的未来是值得期待的。
蒙脱土的改性及其在环境修复方面的应用 蒙脱土的改性及其在环境修复方面的应用 引言： 近年来，人类活动和工业化进程的快速发展，给自然环境带来了巨大的影响。土壤和水体的污染成为人们关注的焦点之一。因此，寻找一种高效且可持续的方法来修复污染的土壤和水体变得至关重要。在环境修复方面，蒙脱土及其改性材料得到了广泛的研究与应用。本文将探讨蒙脱土的改性方法以及其在环境修复方面的应用。 一、蒙脱土的概述 蒙脱土是一种层状硅酸盐矿物，具有极高的吸附性能和离子交换能力。其层状结构中的层间隙可以固定并吸附有机和无机物质，从而在环境修复过程中发挥重要作用。 二、蒙脱土的改性方法 1. 酸处理：通过将蒙脱土与酸溶液进行反应，可以改变其表 面性质和化学结构，从而增强其吸附能力和选择性。 2. 碱处理：碱处理是另一种改性蒙脱土的常见方法。通过将 蒙脱土与碱溶液进行反应，可以改变其层状结构和孔隙性能，提高其吸附能力。 3. 有机改性：将有机物与蒙脱土进行复配处理，可以增加其 表面活性和吸附性能，进一步提高其在环境修复中的应用效果。 三、蒙脱土在土壤修复中的应用 1. 重金属污染土壤修复：蒙脱土具有优异的吸附性能，可以 有效吸附土壤中的重金属污染物，减少其对土壤环境的影响。2. 有机污染土壤修复：蒙脱土可以通过吸附有机污染物并固 定在层间隙之中，阻止其进一步迁移和扩散，从而起到修复土
壤的作用。 3. 养分修复：蒙脱土通过吸附养分物质，如氮、磷等，可以 改善土壤质量和生态环境，促进植物的生长和发育。 四、蒙脱土在水体修复中的应用 1. 水体重金属污染修复：蒙脱土可以通过吸附水体中的重金 属离子，将其固定在颗粒表面或层间隙之中，从而净化水体环境。 2. 有机物污染修复：蒙脱土可以通过吸附水体中的有机物质，如石油烃类等，降低其浓度和毒性，提高水质。 3. 磷污染修复：蒙脱土可以通过吸附水体中的磷，阻止其进 入水体并加剧富营养化，从而保持水体的生态平衡。 五、蒙脱土的应用前景与挑战 虽然蒙脱土已经在环境修复方面得到了广泛的应用，但是仍然存在一些挑战。首先，蒙脱土的资源相对有限，大规模应用可能会导致资源短缺和环境问题。其次，由于蒙脱土的物化性质复杂，改性过程中的机理还需要进一步研究。最后，蒙脱土修复效果的持久性和对环境的影响需要长期观察和研究。 结论 蒙脱土及其改性材料在环境修复方面具有巨大的应用潜力。通过酸处理、碱处理和有机改性等方法，可以调控蒙脱土的物理化学性质，提高其在土壤和水体修复中的功能和效果。然而，蒙脱土的资源有限以及改性机理的研究仍然是未来需要解决的问题。进一步的研究和应用将有助于发展更高效且可持续的蒙脱土修复技术，为环境修复工作提供更好的解决方案 蒙脱土在水体修复中的应用具有重要的意义。它可以有效地吸附和固定水体中的重金属离子、有机物质和磷，从而净化
蒙脱土的重要特性以及在涂料中的应用 （蒙脱土）（MMT）是一种纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，其 基本结构单元系两层硅氧四周体片中心夹一层铝氧八面体片构成的2∶1型层状结构，此结构单元层之间以分子间力连接，比较松散，在外力或 极性水分子的作用下层间会产生相对运动而膨胀或剥离。铝氧八面体中 的Al3+可被Mg2+、Fe3+（Fe2+）、Zn2+等多种离子置换，硅氧四周体 中的Si4+也可被Al3+置换，但置换率较小。由于Al3+置换Si4+，使得MMT晶体结构带负电荷，为达到电价平衡，MMT晶胞会吸附交换性阳离 子（如Li+、K+、Na+、Ca2+等），使其位于单元层之间。另外，在八面体片中OH—置换O2—也会补偿晶格中的负电荷。因此，MMT类矿物有吸附阳离子和极性有机分子的本领。由于MMT的层间结构松散，水分子或 其他有机分子可以进入层间，所以造成了MMT的吸水膨胀性、高分散性、吸附性等，也是MMT易造浆、活化、有机化和改型等的原因所在。 1蒙脱土特性 MMT由于其特别的晶体结构而具有较好的吸水膨胀性、分散悬浮性、触变性、粘结性、可塑性、离子交换性、有机物吸附性、稳定性等性能。 1.1吸水膨胀性 MMT具有吸湿性，能吸附8～15倍于本身体积的水量。吸水后能膨胀，膨胀倍数是自身原体积的30余倍。MMT的吸水作用有肯定限度，所吸的水分子层（即水化膜）达到肯定厚度并分布均匀时，吸水量达到平衡，若此平衡被破坏即失水后，吸水膨胀性能又得以恢复。 1.2分散悬浮性 MMT以胶体分散状态存在于溶液中。MMT矿物颗粒细小，它的单位 晶层之间易分别，水分子易进入晶层与晶层之间，充分水化后以溶胶形 式悬浮于水溶液中。 1.3触变性
蒙脱土 膨润土又叫斑脱岩或腮土岩，系1888年美国地质学家W.C.Knight发现，以美国怀俄明州落基山河附近的钠质膨润土产地“fort Benton”命名为“Bentonite”。原是对比普通可塑性粘土吸有更多量的水(按质量计算到5倍)，且体积膨胀显著(比干燥状态约胀大15倍)，并呈凝胶状态的黄绿色粘土所取的名称。蒙脱土是膨润土的有效成分，是一种粘土矿物。 蒙脱土为含水硅铝酸盐粘土，具有独特的层状结构，晶片层间存在过剩负电荷，通过静电吸附层间阳离子保持电中性，由于层间阳离子的水和作用，蒙脱土能够稳定分散在水中，这是其吸水性的原因，其层间阳离子可以同外部的有机和无机阳离子进行离子交换。蒙脱土属于2:1型三层结构的粘土矿物，如图（1）所示，其单位晶胞由二层硅氧四面体（如图（2））中间夹一层铝（镁）氧（氢氧）八面体（如图（3））组成，硅氧四面体片系由处于同一平面的硅氧四面体的三个顶点氧与相邻硅氧四面体共用而连结成一系列近似六方环网格的硅氧片；铝（镁）氧（氢氧）八面体片是以铝(镁)为中心原子、并与彼此顶点相对的四面体片的四个顶点氧处于同一平面的两个羟基构成六配位的铝(镁)氧(羟基)八面体，四面体与八面体之间通过共用氧原子相连，其晶胞平行叠置，典型的蒙脱土结构的晶格中，Al3+和Si4+易被其他低价离子所取代，因而晶层带负电荷，通过层间吸附的等电量阳离子来维持电荷平衡。由于蒙脱土层间有较弱的联结力和存在可交换性阳离子如Na+、Ca2+、Mg2+等，通常它们以水合阳离子的形式存在，所以蒙脱土具有膨胀性，也可根据该性质将蒙脱土结构进行改良，先后发展了一系列改性蒙脱土，其应用领域大为扩展。 蒙脱土是膨润土的有效成分，对膨润土进行提纯，是蒙脱土含量提高具有重要意义。常用的提纯方法有干法、湿法以及化学法。 国外膨润土的选矿方法仍以传统的干法—风力分选法为主。主要流程是：初步：初步干燥→破碎→冷却→粉碎→净化→除尘→分级→包装。这种方法只适用于蒙脱石含量在80％以上的原矿。对我国来说，蒙脱石含量在80%以上的膨润土矿产十分稀少，借用国外提纯工艺，效果不理想，达不到实际应用的要求。近年来，国内外开展了湿选矿法，这种方法适合低品位矿物的提纯，即对于原矿中蒙脱石含量只在30%-80%的低品位膨润土或所含长石、石英的粒度不是很大的膨润土可以制取高纯度的膨润土产品。湿法提纯基本上艺流程是：矿浆制备→混合→净化→分离分级→干燥→粉碎→包装。据有关资料显示，英国最先取得湿法提纯膨润土的专利申请。国内外湿法提纯的方法主要有三种：淘洗法，电泳法，重偏磷酸钠的溶液选法。随着科学技术的发展，湿法提纯膨润土的工艺不断完善，低品位的劣质膨润土将得到广泛应用。
超支化有机插层剂对蒙脱土的结构及性能影响研究 041206107 高雅琴 摘要：目前，蒙脱土(MMT)由于其独特的结构优势、来源广、价格低而成为制备聚合物/粘土纳米复合材料最重要的粘土矿物之一。为增加蒙脱土与有机相的相容性，制备有机蒙脱土，并观察蒙脱土的层状结构及性能在有机化前后的变化，以无机蒙脱土为原料，用超支化季铵盐作为有机插层剂对蒙脱土进行改性，制备出一系列有机蒙脱土。通过红外、热失重等测试结果对其结构及性能进行表征，并论述了不同实验情况下改性的蒙脱土结构及性能上的差异。 关键词：蒙脱土超支化季铵盐插层结构性能 前言 蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，因其来源广泛，价格低廉且具有独特的层状结构和良好的力学性能，已成为制备新型高性能聚合物/粘土纳米复合材料的重要无机原料。 蒙脱土的基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间，靠共用氧原子而形成的层状结构。在这些片层表面有过剩的负电荷，致使蒙脱土片层通常吸附有Na+，K+，Ca2+，Mg2+等水合阳离子，这种亲水的微环境不利于亲油的单体和聚合物插入。所以制备聚合物/粘土纳米复合材料时必须对蒙脱土表面进行改性。对于表面改性，国内外报道较多的是利用有机季胺盐阳离子与蒙脱土层间的阳离子进行离子交换后，阳离子部分附着在硅酸盐片层上，有机部分留在层间，从而使层间距增大，同时改善了层间微环境，使蒙脱土层间由亲水疏油性变为亲油疏水性，提高复合材料中有机相与无机相的相容性，利于单体或聚合物插入蒙脱土层间形成复合材料[1]。 近年来人们对蒙脱土的有机改性进行了大量的研究[2]，蒙脱土的有机化处理一般采用插层剂。大量实验表明：在制备层复合纳米材料过程中，插层剂的选择和使用是关键，因此必须加强插层剂的合成、筛选及插层工艺的研究。常用的插层剂是烷基季铵盐，本文就采用了双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵，试图对其进行超支化改性，并研究其不同质量配比对插层蒙脱土的结构及性能的影响，从而找出性能最好的有机蒙脱土插层剂。 1.超支化 近年来，具有特殊分子构造从而具有独特性质的树枝状与超支化聚合物受到了广泛的关
改性蒙脱土应用现状的研究 摘要：蒙脱土是一种硅铝酸盐粘土，具有层状结构，因它贮量丰富、价格低廉，是近年来受国内外广泛关注的矿物材料之一。由于其具有的特殊层状结构，使其具有层间可膨胀性，层间阳离子可交换性等特征，决定了蒙脱土在工业领域中的广泛应用。简要介绍了蒙脱土的结构、基本性质，重点介绍了蒙脱土目前的应用研究状况并展望了其应用前景。 关键词：蒙脱土；结构；应用 蒙脱土（MMT）是一类具有层状结构的硅铝酸盐非金属纳米矿物。由于其具有膨胀性、吸水性、离子交换性等性质特点被广泛地应用。由于天然蒙脱土颗粒层间距小，层间化学微环境不利于单体插入，从而和单体的相容性差，因此对蒙脱土进行改性能够提高其使用性能并扩大应用领域。利用改性蒙脱土的层间域这一特殊的化学反应场所，可应用于催化还原、吸附/脱附和光催化等过程中。本文主要对改性蒙脱土的应用进行论述。 1 蒙脱土的结构与性质 天然的蒙脱土是一种形貌为层状的含水硅铝酸盐矿物，其化学通式为（Al2-y，Mgy）Si4010（OH）2·nH20，结构单元中Si-0与Al-O比为2：1。分子结构包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间含有一个铝氧八面体亚层，层与层之间通过共用氧原子以共价键形式连接，其结构如图l所示。层和层之间存在的空间叫做层间域，黏土矿物因此具有层间的交换、吸附、催化、聚合等特性。除此以外，蒙脱土的层间域还具有层间柱撑的特性。 2 改性蒙脱土的应用 蒙脱土层间具有可膨胀性，可交换阳离子等特征，在经过改性处理后的蒙脱土，层间距离变大，膨胀性能更好，改善了无机物的界面极性和化学微环境。这使蒙脱土在纳米复合材料、催化材料和废水处理中都表现出极大地应用能力。 2.1 改性蒙脱土在纳米复合材料中的应用 1987年日本丰田公司首次运用原位插层聚合法，把蒙脱石的单位晶胞结构剥离，使之达到纳米级别，均匀分散于尼龙基体中，制备出性能优越的尼龙/蒙脱土纳米复合材料。随后，聚合物/黏土纳米复合材料引起了研究者的广泛关注。近年来，国内外对聚合物/黏土纳米复合材料研究非常活跃。刘平生等通过用十六烷基三甲基溴化铵改性钠基蒙脱土，并采用插层法制备蒙脱土/聚丙烯酸树脂。作者通过对改性蒙脱土用量、引发剂用量等多方面因素实验，得到实验最佳条件，并得出插入丙烯酸有助于蒙脱土片层剥离，形成纳米级分散，大大增强树脂吸水率的结果。侯孟华等采用插层聚合的方法，把蒙脱土均匀地分散到水性聚氨酯基体中，研究了蒙脱土改性水性聚氨酯乳液及涂膜等性能的影响，结果表明蒙脱土
蒙脱土的改性及其在聚氨酯中的应用研究进展 杨娟 【摘要】蒙脱土是一种二维平面层状结构的硅酸盐类的天然矿物,其晶层间以范德华力结合,表面具有亲水疏油性不利于在有机相中分散,因此当蒙脱土在有机体系中 应用时具有一定局限性.本文从无机、有机和有机-无机复合改性等方面综述了蒙脱土在聚氨酯泡沫、弹性体、涂料、皮革等领域的应用,针对蒙脱土在基体中的团聚、相容性等问题进行了详细分析,探索新的制备工艺及改性技术将是聚氨酯/蒙脱土复合材料今后的研究趋势. 【期刊名称】《广州化工》 【年(卷),期】2018(046)018 【总页数】3页(P39-41) 【关键词】蒙脱土;改性;聚氨酯;复合材料 【作者】杨娟 【作者单位】绵阳职业技术学院,四川绵阳621000 【正文语种】中文 【中图分类】TB332 蒙脱土(MMT)是膨润土矿的主要成分，有独特的层状结构，因其良好的膨胀性、 吸水性、吸附性、阻隔性、阻燃性及热稳定性等优点，且资源尤为丰富，价格低廉，可用于轻工、石油、涂料、建筑、沙漠治理、污水处理等多种领域[1-2] 。尤其是
在制备聚合物基纳米复合材料领域起着举足轻重的作用。因而成为诸多学者研究和开发的热点之一。 聚氨酯是指高分子主链上含有重复结构单元氨基甲酸酯(-NHCOO-)的高分子化合物。制品可广泛用作泡沫、橡胶、合成革、粘合剂及涂料等[3-4] 。为进一步改善聚氨酯的综合性能，拓宽其应用领域，目前，主要在两个方面进行探索：一是合成原料及配方；二是稳定性和机械强度较好的填料，例如CaCO3、蒙脱土、TiO2、SiO2等。经过试验发现，后者更容易达到改善聚氨酯应用性能的目的，并能有效 降低材料的成本。因而，研究聚氨酯/蒙脱土复合材料是当今的热点之一[5-6] 。 1 蒙脱土的结构 蒙脱土的晶体结构为单斜晶系，一般呈不规则片状，是一种二维平面层状结构的硅酸盐类的天然矿物。由氧原子连接的两层硅氧四面体中间夹着一层铝氧八面体构成的2:1型层状硅酸盐结构。晶层之间以范德华力结合，形成单层厚度约1 nm，长宽约100 nm高度有序的准二维晶片。铝氧八面体中的中心离子Al3+可被Fe3+、Mg2+、Zn2+等离子取代；硅氧四面体中的Si4+可被Al3+随机置换，从而造成 基本结构单元层内负电荷过剩[7] 。为了使电荷平衡，蒙脱土的层间会吸附大量周围的阳离子，而这些阳离子与蒙脱土晶层之间以弱的静电相互作用，结合力差，可以与其他离子交换，从而具有可交换性，使蒙脱土具有吸水性、膨胀性、触变性、吸附性等[8] 。 2 蒙脱土的改性 为了解决蒙脱土表面亲水疏油性的缺点，需要对其进行改性处理，从而提高其使用性能扩大其应用领域。结合目前研究来看，主要有无机改性、有机改性和有机-无 机复合改性三类[9] 。 2.1 无机改性 无机改性蒙脱土是用无机改性剂与蒙脱土反应。常用改性剂主要是无机物阳离子。
蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用纳米复合材料是20世纪80年代末发展起来的新型材料，是分散相的尺度 进入纳米量级的聚合物系合金，兼具无机和有机材料的特点，并通过两者之间的耦合作用产生出许多优异的性能。纳米复合材料的制备是基于现有大品种塑料的成熟生产的工艺，有利于尽快实现工业化生产，有着广泛的开发前景，是探索高性能复合材料的一种重要途径，已引起世界各国的普遍关注。本文主要阐述了有关蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用。 标签：蒙脱土;结构特性;聚合物;基纳米复合;应用 一、前言 对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。蒙脱土片层含有Lewis酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应;自从丰田汽车公司使用尼龙-6/粘土纳米复合材料以来，蒙脱土（具有膨润性的粘土）在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。对蒙脱土/聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。 二、聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法 称取一定量的蒙脱土，用去离子水配制5%的溶液，再称取适量的醇胺离子和质子化剂，分别滴加到搅拌状态下的蒙脱土溶液中;搅拌4～5h后，将该溶液一次插层溶液抽滤，滤饼真空干燥，并研磨成粉末，得到的样品为一次插层的有机蒙脱土。用去离子水配制5%的PVP溶液，滴加到上述没有抽滤的一次插层溶液中;搅拌4～5h后抽滤，滤饼真空干燥，并研磨成粉末，得到的样品为二次插层的有机蒙脱土。 有机/无机纳米复合材料最初采用溶胶凝胶法制备，目前已出现了层间插入法、原位聚合复合法、插层原位聚合复合法、超微粒子直接分散法、熔体插层法等方法。插层原位聚合复合法、熔体插层法用的尤为广泛，其中插层原位聚合复合法又分为一步法和两步法。在聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备过程中，有机蒙脱土的制备最初采用蒙脱土与有机化剂在一定温度下搅拌反应一段时间制得，后来发现采用高速剪切效果更佳。另外还有采用超声波振荡和辐照法制备纳米有機土的;最近还出现了利用微波加热法分两步将浮选后的天然钠基土转变为镍基蒙脱土，根据己内酰胺可与镍配位的原理，将己内酰胺引入到蒙脱土片层间，通过原位聚合复合法制得聚己内酰胺/蒙脱土纳米复合材料，省去了蒙脱土有机化工序，为聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备提供了一种新的尝试方法。 三、蒙脱土的有机化及其在聚合物中的分散研究 图1为蒙脱土a及其分别经过用醇胺离子插层制得的一次插层有机土b、以及进一步采用极性聚合物聚乙烯吡咯烷酮PVP处理过的二次插层有机土c的
蒙脱土有机化处理研究及其表征 杨玲;秦伟志 【摘要】随着社会和经济的快速发展,蒙脱土以其特有的结构被广泛地应用于各个领域.对其进行有机化处理后,可用于对高分子材料的改性.目前常用的方法是采用有机插层剂来扩大蒙脱土的层间距.通过选用适当的低聚物对已经用有机插层剂处理过的蒙脱土进一步处理,通过X-射线衍射仪和红外光谱仪表征,结果显示,处理后的蒙脱土的层间距进一步得到了扩大. 【期刊名称】《甘肃科技》 【年(卷),期】2011(027)008 【总页数】3页(P68-70) 【关键词】材料学;蒙脱土;低聚物;层间距;表征 【作者】杨玲;秦伟志 【作者单位】兰州交通大学,甘肃兰州730070;甘肃源岗农林开发有限公司,甘肃兰州730070 【正文语种】中文 【中图分类】TB321 蒙脱土 (MMT)是一类天然粘土矿物,在我国储量较大。它具有特殊的层状结构,常被用作纳米复合材料中的无机相材料[1]。随着社会和经济的快速发展,蒙脱土被广泛用于各行各业,对它的开发和研究极具潜力。 蒙脱土的结构片层中包含三个亚层,亚层之间通过共用氧原子以共价键连接。由于
中间亚层中的部分铝原子被低价原子取代,片层带有负电荷,过剩的负电荷靠游离于 层间的 Na+、Ca2+和Mg2+等阳离子平衡,因此容易与烷基季胺盐或其他有机阳 离子进行离子交换反应 (用离子交换容量 (CEC)反映其交换能力)生成有机化蒙脱土。经有机化处理的蒙脱土由原来的疏油性变成亲油性,并且层间的距离增大,更有利于 在与单体聚合或聚合物熔体混合的过程中剥离为纳米尺度的结构片层,使其均匀分 散到聚合物基体中,形成纳米复合材料。目前对蒙脱土有机化的研究大多数都采用 这一机理[2]。本论文在此机理之上,通过采用有机低聚物对蒙脱土进一步进行改性,以提高在制备聚合物 /蒙脱土纳米复合材料时,聚合物与蒙脱土的插层效果。并通过X—射线衍射仪和红外光谱仪对试样进行表征,从而确定蒙脱土的最佳有机改性工艺条件。 1.1.1 原料 钠基蒙脱土 CEC 110med/100g浙江丰虹粘土化工有限公司提供 ; 盐酸分析纯西安化学试剂厂; 去离子水 (自制); 硝酸银分析纯天津市化学试剂六厂; 十六烷三甲基溴化铵 (CTAB)分析纯天津薄迪化工有限公司; 试剂 SS(有机低聚物 )北京燕山化工公司。 1.1.2 设备 DJ1-100电动搅拌器 (江苏金坛环保仪器厂); 电热恒温水浴槽 (北京长安科学仪器厂); 真空干燥箱 (上海市实验仪器总厂);超声波清洗器 (上海科导超声仪器有限公 司);XRD-7000型 X—射线衍射仪 (日本岛津公司); TR-8000红外光谱仪 (日本岛津公司); 球磨机 (日本岛津公司);
聚合物／蒙脱土阻燃纳米复合材料的研究进展 综述了蒙脱土的阻燃机理、聚合物/蒙脱土阻燃复合材料研究现状，包括蒙脱土的种类、有机改性、聚合物基体及与其他阻燃剂协同阻燃对聚合物/蒙脱土复合材料阻燃性能的影响。 标签：聚合物；纳米复合材料；蒙脱土；阻燃 1 前言 聚合物因其性能优异、价格低廉而被广泛应用于各个领域，但是大多数的聚合物材料属于易燃、可燃材料，燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，不易熄灭，还产生浓烟和有毒气体，因此对聚合物进行阻燃设计十分重要。按阻燃元素种类，阻燃剂常分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂等。由于卤系阻燃剂阻燃的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、腐蚀作用。基于环境保护和可持续发展的要求，无卤阻燃体系具有非常广阔的发展前景[1]。纳米蒙脱土属于无机纳米阻燃剂，具有优良的力学性能、气体阻隔及阻燃效应、不影响材料的透明度以及低成本、加工方便等优点，不仅提高了聚合物的机械性能，也为聚合物阻燃开辟了新途径。 2 蒙脱土阻燃机理 蒙脱土（MMT）阻燃机理主要表现在MMT促进材料燃烧时成碳并起到阻隔作用[2，3]。MMT具有Lewis酸的特征，起到催化成碳作用。MMT的Lewis 酸特征是由于在MMT层边缘部分配位的金属离子（如Al3+），或硅氧烷表面多价质点（如Fe2+和Fe3+）的同晶取代，或MMT层状结构内部的结晶缺陷导致的。MMT作为成碳促进剂，可以抑制熔滴、降低材料的热释放速率、降低聚合物的降解速率以及提供聚合物/MMT纳米复合材料（PMN）抗燃烧的保护屏障。MMT层有优良的绝缘性，可作为传质屏障，不仅使位于燃烧表面的层状MMT 可阻隔聚合物分解产生的可燃气体向燃烧界面扩散，而且可延缓外界氧气进一步进入材料内部的速度，从而起到延缓燃烧的作用。Lewin[3]提出了一种PMN中MMT迁移和富集机理，该理论认为，由于MMT的表面自由能低，所以MMT 能迁移至PMN表面起到阻隔作用。 3 聚合物/MMT阻燃复合材料研究现状 1986年，日本丰田公司首次将MMT用于尼龙6（PA6）的阻燃[4]，直到1997年，美国Gilman等人才发表了有关PA6/MMT阻燃性较详细的研究报告[5]，近年来，纳米MMT用于聚合物的阻燃引起了研究者的兴趣。 3.1 MMT在不同聚合物基体中的阻燃研究
复合改性蒙脱土在污水处理中的应用探究进展 摘要：复合改性蒙脱土主要通过表面改性和结构改性，实现了对污水中有机物、重金属等污染物的高效去除和回收利用。本文综述了复合改性蒙脱土在污水处理中的应用探究进展，包括其吸附性能的优化、催化降解污染物的功能等，为进一步提高复合改性蒙脱土在污水处理中的应用效果提供了参考。 关键词：复合改性蒙脱土；污水处理；吸附性能；催化降解；回收利用 1. 引言 随着工业化和城市化的快速进步，污水排放量急剧增加，严峻影响到环境质量和人们的身体健康。传统的污水处理工艺对于有机物、重金属等污染物的去除效果不佳，同时产生的污泥处理也面临着诸多问题。因此，开发高效、经济、环境友好的污水处理技术具有重要的意义。 复合改性蒙脱土作为一种新型的污水处理材料，具有较大的比表面积、孔隙结构和优良的吸附性能，被广泛应用于污水处理领域。其表面改性可以通过阳离子交换、酸碱处理等手段，增强吸附性能；结构改性可以通过插层、孔径调控等方法，改善材料的物理化学性质。本文旨在总结复合改性蒙脱土在污水处理中的应用探究进展，为深度开发利用该材料提供参考。 2. 复合改性蒙脱土的吸附性能优化 2.1 表面改性 复合改性蒙脱土的表面改性是提高吸附性能的关键。常见的表面改性方法包括阳离子交换、酸碱处理等。阳离子交换通常通过置换蒙脱土层间的阳离子，引入具有吸附性能的阳离子，
如铵盐、磷酸盐等。酸碱处理则可以改变蒙脱土表面的化学性质，增强吸附活性。表面改性后的复合改性蒙脱土具有较大的比表面积和更高的吸附容量，能够有效去除水中的有机物等污染物。 2.2 结构改性 除表面改性外，复合改性蒙脱土的结构改性也是提高吸附性能的重要手段。常见的结构改性方法包括插层改性、孔径调控等。插层改性可以将其他物质插入到蒙脱土层间，形成新的复合材料。常见的插层物包括有机物、金属氧化物等，其能够进一步增加复合改性蒙脱土的吸附活性，实现对不同污染物的高效去除。孔径调控则可以调整蒙脱土的孔隙结构，提高吸附容量。通过结构改性，复合改性蒙脱土能够同时具备较大的比表面积和更高的吸附容量，实现对污水中多种污染物的高效去除。 3. 复合改性蒙脱土的催化降解功能 复合改性蒙脱土不仅具有优良的吸附性能，还能够催化降解污染物，进一步提高污水处理效果。常见的催化剂包括金属纳米颗粒、活性炭等。金属纳米颗粒能够催化氧化反应，将有机物降解为无害物质；活性炭则能够吸附有机物，在光照条件下实现光催化降解。 催化降解过程中，复合改性蒙脱土提供了优良的吸附基质和反应场所，加速污染物的降解速率。同时，复合改性蒙脱土能够循环利用，实现对污染物的高效去除和回收利用。 4. 复合改性蒙脱土的应用前景与展望 复合改性蒙脱土在污水处理中的应用探究取得了显著进展，具有宽广的应用前景。通过优化复合改性蒙脱土的吸附性能和催化降解功能，可以进一步提高污水处理效果。此外，复合改
固相改性钙基蒙脱土及其在橡胶中的应用的开题报告 题目： 固相改性钙基蒙脱土及其在橡胶中的应用 研究背景： 随着人民生活水平的提高和能源消费的增加，环境污染日益严重，导致可持续发展受到威胁。因此，绿色化学的研究越来越受到关注。蒙脱土是一种广泛应用于工业 和环境领域的多功能纳米材料，但其应用受到其本身的固有缺陷和缺乏柔软性的限制。因此，钙基蒙脱土在工业和环境领域中的应用受到了极大的关注。将蒙脱土与橡胶复 合可以提高橡胶的力学性能、导电性能和耐磨性能。 研究内容： 本研究旨在探究固相改性钙基蒙脱土的方法，结合掺杂剂及其在橡胶中的应用。首先，采用固相改性方法对钙基蒙脱土进行改性处理，并对其物理性质、化学结构进 行表征。然后，通过掺杂剂的加入，改善复合材料的界面相容性和结构性能，并探究 优化复合材料的成分比例和工艺参数。最后，对比分析复合材料与纯橡胶的力学性能、导电性能和耐磨性能，验证复合材料的优异性。 研究意义： 将固相改性钙基蒙脱土应用于橡胶中可以提高橡胶材料的力学性能、导电性能和耐磨性能，有利于推动材料科学的发展。本研究的成果还有望在环境领域中应用，例 如制备高性能污染物吸附剂等。 研究方法： 本研究选取钙基蒙脱土为基底材料，采用固相改性方法进行改性，通过SEM、TEM、XRD等手段对其进行物理性质、化学结构表征；将改性钙基蒙脱土复合到橡胶中，经过热压成型得到复合材料，并对其进行力学性能、导电性能和耐磨性能测试。 预期结果： 本研究预计得到改性钙基蒙脱土及其复合材料的制备方法，探究各种掺杂剂对复合材料性能的影响，验证复合材料的优异性能，并对其在工业、环境领域中的应用前 景进行探讨。
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料 Polymer/ Montmorillonite Nanocomposites （姓名班级学号） 摘要：介绍了蒙脱土的结构和特点，以及什么是聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料及其制备方法和分类。讨论了聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料的性能特点和应用。聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料具有优异的性能，是目前材料学科的研究热点之。 关键词：蒙脱土；聚合物纳米复合材料；制备分类；性能应用一、综述 纳米复合材料的概念最早是由Rustun Roy于1984年提出的，它是指分散相尺寸至少有1种小于100 nm 的复合材料[1]。由于纳米粒子有独特的“表面效应”、“体积效应”和“量子效应”，使纳米复合材料表现出独特的化学和物理性质，因此引起了人们的广泛关注。 聚合物基纳米复合材料包括聚合物基有机纳米复合材料和聚合物基无机纳米复合材料。聚合物基无机纳米复合材料是集有机组分和无机纳米组分于一体的新型功能高分子材料。目前，聚合物基无机纳米复合材料的制备方法主要有3种：即溶液-凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法[2]。 聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料<5% （质量分数），即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。故聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。 二、蒙脱土的结构和性能 纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠- 钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm， 蒙脱石含量大于95%。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。 蒙脱土的化学式为：M+x/n[AI 4.0-xMg]（Si 8.0）O20（OH）4 • yfO,属于2:1 型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由2个硅氧四面体晶片间夹带一个铝氧八面体晶片构成三明治状结构[3]，二者之间靠共用氧原子连接，每层厚度约为1 nm。 由于硅氧四面体中的部分Si4+和铝氧八面体中的部分Al3+被Mg+所同晶置换，因此在这些1 nm厚的片层表面产生了过剩的负电荷。为了保持电中性这些过剩的负电荷通过层间吸附阳离子来补偿。蒙脱土片层间通常吸附有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等水合阳离
类水滑石抑制蒙脱土膨胀性能研究 随着工业发展和社会经济建设的需要，从建筑到公路建设，从岩土工程到水土保持，蒙脱土（MTT）是一类重要的工程材料，受到越来越多的广泛应用。但MTT的主要特性之一，就是在潮湿和湿热的环境下容易受到水分影响而发生膨胀，这限制了MTT的应用。因此，开发出能够抑制MTT膨胀的新型材料，对于现有的MTT应用尤为重要。 类水滑石（CSS）是一种无机非晶质结构的紧凑型材料，具有抗水渗透性、抗酸碱性、热稳定性等特点，可以有效地防止水分进入MTT结构，从而抑制膨胀。另外，CSS具有较高的机械性能和较低的热导率，因此可以有效地降低MTT的变形和温度升高。因此，研究CSS抑制MTT膨胀性能是理解和改善MTT性能的重要途径。 首先，在研究中，蒙脱土（MTT）和类水滑石（CSS）的结构性质和物理机械性质的测定分析被用于研究，研究人员通过X-射线衍射（XRD）、激光微粒测试（LPS）和比表面积测定分析仪（BET）等方法，表征并评价两种材料的结构和物理机械性能。其次，研究人员采用热差扫描量热仪（DSC）和差示扫描量热仪（DSS）等方法，研究了添加不同含量的CSS对MTT蒸发冷却膨胀性能的影响。研究结果表明，随着CSS添加含量的增加，MTT的膨胀量逐渐降低，而CSS的机械性能改善，如其压缩强度、抗折强度和抗拉强度均得到改善。最后，研究人员用SEM来观察添加了不同含量CSS的MTT样品的表面形貌，以了解该材料内部结构及其协同作用的变化。 综上所述，研究表明，适量添加CSS可以有效抑制MTT膨胀性能，
改善其机械性能。随着CSS添加量的增加，MTT结构中CSS的分散性和均匀性均得到提高，有效地抑制了MTT的膨胀，进而提高了MTT的机械性能。虽然本次研究只是对添加少量CSS对MTT膨胀性能的影响进行了初步研究，但它为进一步探索MTT的抑制机理和影响机制提供了借鉴和参考。 近年来，基于类水滑石（CSS）的MTT抑制剂已经开发出来，应用于土木工程结构领域，如砌体结构、混凝土桥梁、隧道等，以抑制MTT膨胀，改善其机械性能。未来，将对该抑制剂进行更深入的研究，以期更好地了解MTT抑制机理并开发出更好的抑制剂，满足实际应用的要求。 综上所述，本研究采用结构性质测试和热差扫描量热等方法，研究了添加不同含量类水滑石（CSS）对蒙脱土（MTT）膨胀性能的影响。研究结果表明，随着CSS添加含量的增加，MTT的膨胀量逐渐降低，而CSS的机械性能改善，如压缩强度、抗折强度和抗拉强度均得到改善，为今后MTT性能改进提供了参考。