蒙脱土改性
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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。
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。
铁基蒙脱土改性及其聚苯乙烯复合材料的阻燃性能
采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)对制备的铁基蒙脱土(FeMMT)进行有机改性,分别得到C-FeOMT和D-FeOMT。
通过熔融共混法,制备了聚苯乙烯(PS)/FeMMT、PS/C-FeOMT、PS/D-FeOMT 纳米复合材料。
通过红外光谱、X-射线衍射、热失重、锥形量热及扫描电镜等测试方法对FeMMT有机插层效果及其PS纳米复合材料的热稳定性、热释放速率、生烟率、燃烧残炭形貌等进行了研究。
研究结果表明,FeMMT层间可插层性较好;有机改性FeMMT可提高PS纳米复合材料的热稳定性和阻燃性,其中D-FeOMT对Ps的阻燃性能提升相对最好,具有膨胀阻燃效果。
标签:铁基蒙脱土;有机改性;聚苯乙烯;阻燃性能;锥形量热
中图分类号:TQ325.2 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2016)05-0031-05。
酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料改性研究的开题报告一、选题意义酚醛树脂是一种广泛应用的高分子材料,其具有优良的耐高温、耐磨损和化学稳定性等特点,在电器、汽车、航空航天等领域具有广泛的应用,但在使用过程中常常会出现裂纹、脆化等问题,限制了其应用范围。
因此,研究酚醛树脂的改性方法,提高其性能,具有重要的理论和实用价值。
蒙脱土是一种具有层状结构的天然矿物材料,具有高度的稳定性和可塑性,在复合材料领域得到广泛的应用。
将蒙脱土与高分子材料复合可以显著提高复合材料的力学性能、热稳定性和可加工性,因此在大量研究中,蒙脱土与高分子材料的复合技术成为一种研究热点。
二、研究目的本研究旨在通过将蒙脱土与酚醛树脂复合制备成纳米复合材料,研究蒙脱土对酚醛树脂性能的影响,进一步了解纳米复合材料的性质与结构之间的关系,为酚醛树脂的改性提供一种新的思路和途径。
三、研究内容1.制备蒙脱土纳米粒子2.制备酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料3.研究蒙脱土对酚醛树脂力学性能、热稳定性以及加工性的影响4.分析复合材料结构与性能之间的关系四、研究方法1.采用水热法制备蒙脱土纳米粒子,通过XRD、TEM、FTIR等手段对其进行表征2.采用机械混合法将酚醛树脂和蒙脱土复合,通过DSC、TG等手段研究复合材料热性能,同时利用万能试验机研究复合材料力学性能3.研究酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的加工性能,包括熔融流动性、熔体可塑性等5、分析复合材料的结构与性能之间的关系,综合分析复合材料的性能表现五、进度计划第一年:1.了解酚醛树脂和蒙脱土的基本性质,熟悉制备方法,掌握表征技术2.利用水热法制备蒙脱土纳米粒子,并对其进行表征3.采用机械混合法制备酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料第二年:1.对复合材料的热性能进行测试,研究蒙脱土对复合材料热稳定性的影响2.对复合材料的力学性能进行测试,研究蒙脱土对复合材料力学性能的影响第三年:1.研究复合材料的加工性能,包括熔融流动性、熔体可塑性等2.综合分析复合材料的结构与性能之间的关系3.撰写毕业论文并进行答辩六、预期结果本研究预期可以制备出具有优异力学性能、热稳定性和加工性能的酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料,并深入探究其中的力学和化学性能机制,为酚醛树脂材料的改性研究提供新思路和途径,具有重要的理论和实用价值。
第49卷第7期 当 代 化 工 Vol.49,No.7 2020年7月 Contemporary Chemical Industry July ,2020基金项目:广西壮族自治区工业和信息化委员会科技创新项目(项目编号:桂工信科技2017[271] );广西中烟工业有限责任公司科技项目 (项目编号:GXZYZZ2016C004)。
收稿日期:2019-10-31改性蒙脱土及其复合材料的应用严俊,陈志燕,周芸,韦入丹,唐桂芳,王萍娟,陈瑶,黄世杰(广西中烟工业有限责仸公司,广西 南宁 530001)摘 要:蒙脱土是一种具有优异性能的材料,是材料领域研究的热点,在诸多领域具有广泛的应用前景。
综述了蒙脱土在卷烟加香减害、土壤、医药、光催化剂、沥青、木材胶黏剂、处理废水、包装膜、固相萃取、膨胀阻燃、增韧和固化及吸附甲醛等领域的应用研究,为蒙脱土的深入研究提供理论依据,以期拓展应用到更多的研究领域。
关 键 词:蒙脱土;改性;应用研究中图分类号:TQ 050.4 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2020)07-1325-05Study on the Application of Modified Montmorilloniteand Its Composite MaterialsYAN Jun , CHEN Zhi-yan , ZHOU Yun , WEI Ru-dan , TANG Gui-fang ,WANG Ping-juan , CHEN Yao , HUANG Shi-jie(China Tobacco Guangxi Industrial Co., Ltd., Nanning Guangxi 530001, China )Abstract : Montmorillonite is a kind of material with excellent properties, and it is a research hot spot in the field of materials and has a wide application prospect. In this paper, the application of montmorillonite in cigarette, soil, medicine,photocatalyst,asphalt,wood adhesive, wastewater treatment, packaging film, solid-phase extraction, intumescent flame retardant, toughening and curing and formaldehyde adsorption fields was reviewed, which could provide a theoretical basis for the further study of montmorillonite, in order to expand its application in more research fields in the future.Key words : Montmorillonite; Modification; Application research1 引言蒙脱石是一种层状的硅酸盐矿物结构的物质,具有大的比表面积和长径比,通过插层或剥离处理,可获得不同性能的蒙脱石材料。
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。
原位共聚合制备聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料及结构与性能表征的开题报告一、研究背景及意义随着人们对材料性能要求的不断提高,研究开发高性能复合材料已成为当前的研究热点。
蒙脱土因其层状结构及其优异的物理化学性能,被广泛应用于高分子复合材料的加强改性中代表性的有机改性蒙脱土包括有机阳离子改性、有机阴离子改性、有机交联改性等。
其中,有机阳离子改性蒙脱土具有分散性好、加工性能优异、增强效果明显等特点。
同时以聚乙烯为基体材料的复合材料拥有优异的耐热性、耐腐蚀性、导电性以及机械性能,因此将有机改性蒙脱土与聚乙烯组成纳米复合材料可以兼容两者的优点,具有巨大的应用潜力。
本文拟探究原位共聚合制备聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的制备工艺及相应的结构与性能表征,旨在为开发新型高性能复合材料提供参考。
二、研究内容1. 分析有机阳离子改性蒙脱土对聚乙烯的改性机制2. 研究原位聚合方法制备聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的制备工艺3. 利用XRD、TEM、TG等技术表征聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的结构、热性能、分散性等4. 考察有机改性蒙脱土掺量对聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料物理化学性能的影响三、研究方法1. 采用奥兹塔克卡尔甘机对蒙脱土进行有机阳离子化改性2. 采用原位共聚合法制备聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料3. 利用XRD及TEM观察复合材料结构4. 采用TG分析复合材料热性能5. 利用万能试验机测试复合材料的力学性能四、论文结构安排第一章绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容与目的1.4 研究方法1.5 论文结构第二章有机阳离子改性蒙脱土2.1 蒙脱土的化学成分及结构2.2 有机阳离子化改性原理2.3 常用的有机阳离子改性剂2.4 影响有机改性蒙脱土性质的因素第三章原位共聚合制备聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料3.1 原位共聚合反应原理3.2 聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料制备工艺流程3.3 影响复合材料结构与性能的因素第四章聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的结构与性能表征4.1 XRD、TEM表征4.2 TG分析4.3 力学性能测试第五章影响聚乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料性能的因素分析5.1 有机改性蒙脱土的掺量对复合材料性能的影响5.2 处理工艺对复合材料性能的影响第六章结论与展望6.1 结论6.2 研究展望参考文献。
第 50 卷 第 1 期2021 年 1月Vol.50 No.1Jan.2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry蒙脱土改性及应用的研究进展李璟睿1,尹陈霜1,马海燕1,夏 芬1,程国君1,2(1.安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽 淮南 232001;2.安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖),安徽 芜湖 241003)摘 要:蒙脱土是一种硅酸盐的天然矿物,具有良好的吸附性、阳离子交换性能和气液阻隔性。
吸附性使得蒙脱土具有良好的阻燃性和抗菌性,可以广泛应用于日常生活、工业及医用等方面。
为了进一步拓展蒙脱土的应用范围,通常需要对其进行有机化改性。
本文对近5年来蒙脱土的有机化改性及应用的研究进行了综述,以期为进一步开展蒙脱土的研究及应用提供参考。
关键词:蒙脱土;有机化改性;离子交换性;应用中图分类号:TB 332 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2021)01/02-0025-05基金项目:省级大学生创新创业训练项目(S201910361143);安徽省高等学校自然科学研究项目(KJ2019A0118);安徽理工大学芜湖研究院研发专项(ALW2020YF14);安徽理工大学引进人才项目(ZY017)通信联系人:程国君,硕士生导师,从事粉体改性及纳米复合材料的制备。
E-mail :***********************收稿日期:2020-10-29综述与进展蒙脱土(montmorillonite)别名微晶高岭石、胶岭石,结构式为(Al,Mg)2[SiO 10](OH)2·nH 2O,其中Al 2O 3含量为16.54%,MgO 4 含量为65%,SiO 2含量为50.95%,颜色多为白色微带浅灰色,含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色,土状光泽或无光泽,有滑感。
蒙脱土不仅是一种硅酸盐的天然矿物,还是膨润土矿的主要矿物组分。
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注[3],一方面,与线型聚合物相比,它们具有大量支化结构,难以发生分子间缠结,因此具有良好的溶解性、较低的熔体和溶液粘度以及较低的机械力学性能;另一方面,它们具有大量的链端官能团,因此,被认为具有高的端基反应活性。
可广泛应用于农业、医药、液晶、功能材料、生命科学、化妆品、涂料业、油漆业等领域[4]。
早在20世纪50年代Flory[5]就提出了超支化大分子的概念,首先在理论上描述了ABx型单体分子间无控缩聚制备超支化大分子的可能性,并与线型高分子和交联高分子进行了比较。
Flory指出由于具有超支化结构,这类高分子将具有很宽的分子质量分布,并且无缠绕、不结晶。
因此,这类超支化聚合物材料的力学强度不高,所以当时并未引起足够的重视。
1987年Kim[6]申请了制备超支化大分子的专利, 1988年在洛杉矶美国化学会上公布了这一成果[7], 1990年发表了关于超支化聚苯的论文并创造了“超支化”(hyperbranched)这一名词,并逐渐成为聚合物化学中的1个重要的分支。
超支化聚合物独特的魅力在于其具有大量的高度支化的三维球状结构的端基,分子之间无缠绕和高溶解性、低粘度、高的化学反应活性等性质。
由于各种优异的性质和简单的制备方法,超支化大分子在许多领域里都显示出其诱人的应用前景。
特别是在作为添加剂改善工程塑料及其他热固性聚合物的韧性等性质的应用,越来越受到人们的重视。
本文将采用超支化的季铵盐插层剂插层蒙脱土,欲改善无机蒙脱土性能上的不足。
图1 树枝状聚合物与超支化聚合物的结构示意图2.蒙脱土2.1蒙脱土的结构蒙脱土的主要成分蒙脱石属于2:1型三层结构的层状硅酸盐粘土矿物,其单位晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成。
四面体与八面体通过共用氧原子相连接,晶胞平行叠置,晶格中A13+和Si4+离子容易被其它的低价阳离子所取代,发生同晶置换,从而使得蒙脱石片层带有负电荷,而过剩的负电荷依靠吸附游离于层间的Na+、K+、Ca2+和Mg2+等阳离子达到晶胞电荷平衡[8]。
图2 蒙脱土结构示意图(2:1型层状硅酸盐)图2是典型的蒙脱土结构示意图,其分子结构包含有三个亚层,在两个硅氧四面体亚层中间加含一个铝氧八面体亚层,亚层之间通过共用氧原子以共价键连接。
这种四面体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度有序的晶格排列,整个结构片层厚约1nm,长宽约100nm。
这种特殊的晶体结构赋予了蒙脱土许多特性[9],例如:膨胀性、吸附性、离子交换性、分散性、悬浮性和黏结性等。
应用蒙脱土合成的层状硅酸盐纳米复合材料一般表现出两种特性:第一,硅粒子分散到各层之间,具有一定的规律性;第二,通过有机或者无机阳离子交换等表面的化学反应,使得材料表现出一定的性能。
然而这两个特点则取决于不同的聚合物基,以及层间的阳离子的不同[10]。
2.2蒙脱土形状、结构的表征应用SEM、TEM、XRD、FTIR等方法对MMT、OMMT形状进行图片扫描,对其结构进行相应分析。
如图3为数码相机拍摄的MMT图片。
图3 MMT和OMMT粉末的图片、从外表上很难分辨出无机与有机蒙脱土的区别,不过通过双手可以感觉出有机的要比无机的光滑一些,可以初步断定有机蒙脱土要比无机的颗粒更加的细小一些。
图4 MMT和OMMT的SEM扫描图片(a—MMT,b—OMMT)Miroslava M[11]等应用SEM对蒙脱土进行扫描如图4所示,a图可以看出,MMT表现出二维空间的不规则性,而且颗粒长度在100微米的数量级;相比较b图而言,具有了一定规则的空间结构,颗粒变小了一些,达到了几微米的数量级。
从而表明,OMMT颗粒要比无机的微小一些。
图5 MMT和OMMT的TEM扫描图片(a—MMT,b—OMMT) Yeh MH[12]等对蒙脱土进行了TEM图片扫描,有图片可以看出,MMT聚集在一起,而OMMT 则是分散开来,从而表明,蒙脱土通过有机化改性被剥离开来,从而更容易制备聚合物基复合材料。
图6 MMT 和OMMT 的XRD 图谱MMT 和OMMT 的XRD 图谱,见图6。
有机插层剂的进入会导致MMT 片层间距的增加。
根据Bragg 方程 λ=2dsin θ(λ=0.15406nm)计算层间距[13],其中λ对应于 X 射线的波长,d 为层间距。
由于改性后MMT 片层结构被改性剂撑开,使得MMT 层间距增大,从而更有利于复合材料的插层研究。
王继虎等[14]用FTIR 对MMT 于OMMT 进行表征,如图6所示,由于OMMT 在 2918cm-1、2850cm-1附近的吸收峰为C-H 不对称和对称弯曲振动峰,从而可以表明OMMT 的确被有机化了。
图7 MMT 和OMMT 的IR 图谱2.3 蒙脱土的改性为了提高蒙脱土的质量,更好地满足应用需求,通常需要对蒙脱土表面进行改性处理,改性的方法按改性剂种类的不同可大致分为无机改性、有机改性以及有机—无机复合改性三大类[15],下面分别对这几种改性方法的研究进展进行介绍。
2.3.1 无机化改性无机改性起源于19世纪70年代,改性后的蒙脱土具有较大的层间距,较好的热稳定性和可调变的酸性,可作为新型的催化材料和吸附材料。
目前所采用的蒙脱土的无机改性剂主要有酸和无机盐两类[16],另外还有蒙脱土的钠化改性。
2.3.1.1 酸改性简单用酸主要是硫酸、盐酸、磷酸或它们的混合酸洗涤或将加有酸的黏土悬浮液加热一定时间,其最佳酸化条件随土源的不同而异,取决于其化学组成、水合程度及阳离子交换性质。
也可以采用以 AlCl3、FeCl3、ZnCl2等为代表的金属卤化物Lewis 酸试剂,用于烷基化反应。
用酸处理时,蒙脱土层间的 K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子转变为酸的可溶性盐类而溶出,从而削弱了原来层间的结合力,使层间晶格裂开,层间距扩大,改性后的比表面积和吸附能力显著增加[17]。
通过酸化改性的蒙脱土的比表面积增大,孔径也增大,而且具有更强的吸附性和化学活性,是一种非常好的中孔载体材料。
处理后的蒙脱土由于具有很高的吸附和催化性能,可广泛的应用于油品脱色、制无碳复写纸、催化剂载体及污水处理等方面[18]。
王晓立与赵杉林[19]采用路易斯酸A1C13对蒙脱土表面进行改性,制备固体酸催化剂,工艺简单并且环保,并将其应用于醇类的乙氧基化反应中活性较高,产物组成分布较窄,选择性较好。
改性后的蒙脱土催化剂大大提高了其催化作用。
2.3.1.2 无机盐改性无机盐改性是通过加入一种或多种无机金属水合阳离子与蒙脱土层间可交换的阳离子进行交换,这些离子充当了平衡硅氧四面体上负电荷的作用,同时由于在层间溶剂的作用下,可以使蒙脱土剥离分散成更薄的单晶片[20]。
用于蒙脱土改性的盐主要有铝盐、镁盐、锌盐、铜盐等。
蒙脱土的无机柱撑演示图,如图8所示。
图8 MMT无机柱撑演示图(1—MMT结构单元,2—可交换阳离子,3—插层后的聚合羟基金属阳离子,4—柱撑氧化物)Cooper等人[21]用聚合的Fe3+和Al3+对蒙脱土表面进行了改性,在对水中微量 Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的选择吸附性以及吸附能力的研究中发现,蒙脱土对污水的吸附性能得到了显著提高,改性之后蒙脱土的效果要明显优于原土。
2.3.1.3 钠化改性天然蒙脱土按其层间可交换阳离子的种类分为氢基、钙基、钠基、锂基等蒙脱土,以钙基蒙脱土为主,但其性能较差,产品附加价值低[22]。
钠基蒙脱土比钙基蒙脱土有更好的膨胀性、阳离子交换性,水介质中的分散性、胶质价、粘性、润滑性、热稳定性及较高热湿压强度和干压强度。
曹玉红等[23]将NaCI乙醇溶液润湿钙基蒙脱土至微波场中处理得到交换容量为1.32 mmoL/g的钠基蒙脱土。
与现有的技术相比,微波法具有反应时问短,工艺简单,低能耗及阳离子交换容量高等优点。
李永伦等[24]比较了用碳酸钠、焦磷酸钠、多聚磷酸钠作为改性剂对钙基蒙脱土钠化改性的影响,因为多聚磷酸钠能提供改性用的Na+,其阴离子又可以改变蒙脱土晶片端面电性,使面、端相互排斥,土浆的黏度下降,有利于蒙脱土的分散,同时多聚磷酸根离子还可将交换出来的多价金属阳离子螫合起来,可保证离子交换反应不断地向改性钠化的正反应方向持续进行,因此多聚磷酸钠的改性效果更好一些。
朱湛等[25]研究了微波处理对钙基蒙脱土钠化的影响,结果表明,微波处理对于蒙脱土干粉钠化具有很好的促进活化作用,蒙脱土干粉处理优于水浆处理,且在提纯前进行微波处理既有利于蒙脱土活化,又方便试验操作。
2.3.2 有机化改性蒙脱土因层间有大量无机离子而表现为亲水疏油性,不利于其在有机相中的分散以及对有机物质的吸附。