一种钠基蒙脱土有机改性的方法及有机钠基蒙脱土技术

本发明专利技术提出了一种钠基蒙脱土有机改性的方法及有机钠基蒙脱土，改性方法包括以下步骤：(1)钠基蒙脱土的研磨：在室温条件下，将钠基蒙脱土进行研磨；(2)加入改性剂研磨：在室温条件下，在研磨后的蒙脱土中加入改性剂进行干法研磨或湿法研磨，通过研磨得到改性后的蒙脱土；(3)后处理：将改性后的蒙脱土分散于可溶改性剂的溶剂中，离心分离，得到的有机蒙脱土洗涤零至多次，干燥得到改性后的有机蒙脱土。本发明专利技术通过研磨过程中的剪切力将改性剂插层到蒙脱土中，实现蒙脱土的有机改性，改性效果与溶液插层效果相近，改性所需时间缩短约60

【技术实现步骤摘要】
一种钠基蒙脱土有机改性的方法及有机钠基蒙脱土


[0001]本专利技术涉及材料
，具体地说，是涉及一种钠基蒙脱土有机改性的方法及有机钠基蒙脱土。

技术介绍

[0002]蒙脱土的化学式是Mx(Al4‑
xMgx)Si8O
20
(OH)4(M＝单价阳离子，x＝0.5
‑
1.3)，晶体结构由两层硅氧四面体和其间的铝(镁)氧八面体依靠氧连接而形成2：1型层状结构。蒙脱土片层厚度约为1nm，长和宽至少100nm，具有很高的比表面积和长径比，与聚合物复合后能显著改善材料的物理机械性能、热稳定性能、吸附性能、阻碍裂纹扩展性能、气密性能等。
[0003]蒙脱土片层通常带负电荷，为了保持电中性，片层表面和片层间通常吸附着大量的无机阳离子，因此，未改性的蒙脱土具有很强的亲水性，在非极性或极性小的聚合物基体中难以实现良好的分散，因此一般需要先对蒙脱土进行有机改性，提高其与聚合物的亲和性后再与聚合物进行复合制备复合材料。利用蒙脱土的阳离子交换性质，常采用有机阳离子进行离子交换而使层间距增大，并改善层间微环境，使黏土内外表面由亲水转变为疏水，降低硅酸盐表面能，以利于单体或聚合物插入黏土层间，形成聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。蒙脱土有机化改性最常用的方法是溶液插层法：先选用一种能溶解改性剂的极性溶剂，并且层状蒙脱土的片层能在其中溶胀、剥离；将蒙脱土分散到水或水与极性溶剂的混合液中，一般分散液浓度范围在3％
‑
5％之间，搅拌1h
‑
2h使土分散均匀；加入改性剂，在一定温度下恒温搅拌2
‑
4h，静置后进行后处理。从该过程可以看出该方法的效率十分低，制备工艺繁琐，而且需要使用大量的溶剂或水，溶剂还可能对环境产生危害作用。另一种蒙脱土有机化的方法是原位插层聚合法：先用单体溶液溶胀黏土，同时可插层的单体迁移到层间，随后单体在一定条件下发生聚合，聚合物链直接插入到黏土片层中。原位聚合的过程中所释放的热量可以使蒙脱土的层间距进一步扩大，但是该方法存在制备复杂、实验耗时长等问题。此外，多数的单体是疏水性的，为了提高蒙脱土与聚合物的亲和性，常常采用已经有机化改性的有机土。
[0004]为了简化蒙脱土聚合物复合材料的制备工艺，专利号为CN101020767A中公开了一种溴化丁基橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，将溴化丁基橡胶、蒙脱土、插层剂和偶联剂加入密炼机中进行混炼，得到插层型溴化丁基橡胶/蒙脱土母炼胶；然后加入硫化活性剂、促进剂及硫化剂混炼得到混炼胶。在此过程中，插层剂和溴化丁基橡胶分子对蒙脱土进行原位插层改性，从而得到一种插层型的溴化丁基橡胶/蒙脱土纳米复合材料。此专利技术提供的制备方法和加工工艺简单，无需在混炼前对蒙脱土进行有机改性，但是此方法要加入过多的插层剂复合材料的性能才有很好的提升。我们重复这个技术，发现不能达到此专利中所述的分散和插层效果。
[0005]为解决蒙脱土有机化改性中的上述系列问题，王小平、贾德民在CN101486847A中提出了一种固相法对钙基蒙脱土进行有机改性，具体操作为将几种原料混合在一起进行固相搅拌反应，出料即可得到有机蒙脱土。该法省去了目前通用的溶液法蒙脱土有机改性的
繁杂步骤，直接通过简单的搅拌实现改性，有操作简便、成本低等显著优点。但是，该法在改性过程需在较高温度下，如80
‑
100℃，搅拌较长时间如200min，才能实现良好的改性。显然，这样的高温长时间搅拌十分耗能。此外，从结果上看，该法只是实现了部分蒙脱土的插层，原始蒙脱土在高角度下的001的片层并没有消失。
[0006]本专利技术提出一种钠基蒙脱土高效有机改性的方法，以解决现有改性方法的不足。

技术实现思路

[0007]为了解决以上现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种钠基蒙脱土有机改性的方法及有机钠基蒙脱土。
[0008]本专利技术目之一在于提供一种钠基蒙脱土有机改性的方法，包括以下步骤：
[0009](1)钠基蒙脱土的研磨：在室温条件下，将钠基蒙脱土进行研磨1
‑
5min；
[0010](2)加入改性剂研磨：在室温条件下，在研磨后的蒙脱土中加入改性剂继续研磨，通过研磨得到改性后的蒙脱土；
[0011](3)后处理：将改性后的蒙脱土分散于可溶改性剂的溶剂中，离心分离，得到的有机蒙脱土进行洗涤零至多次，干燥得到改性后的有机蒙脱土。
[0012]优选的，所述步骤(2)加入改性剂研磨分为干法研磨和湿法研磨；所述干法研磨为：当加入的改性剂为固体时，直接加入研磨后的蒙脱土中进行研磨；所述湿法研磨为：当改性剂为液体或含有溶剂则直接加入研磨后的蒙脱土中进行研磨，若改性剂是固体则溶于溶剂中，溶解/分散均匀后加入研磨后的蒙脱土中进行研磨。
[0013]优选的，所述钠基蒙脱土为具有离子交换能力的蒙脱土；
[0014]所述改性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
[0015]优选的，所述阳离子表面活性剂包括十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵等季铵盐中的一种或几种；
[0016]所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、甲醛缩合萘磺酸盐等中的一种或几种；
[0017]所述非离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO
‑
9)、辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10)、烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵(SE
‑
10)、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、聚醚类大单体的共聚物、烷基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮的一种或几种；
[0018]所述步骤(2)和步骤(3)中溶剂包括水、乙醇、甲醇、丙酮、六甲基磷酰三胺中的一种或几种。
[0019]优选的，步骤(2)中，所述钠基蒙脱土和改性剂的离子交换容量比为1：(0.5～3)。
[0020]优选的，步骤(1)中研磨所选研磨仪器包括研钵、电动研磨机、球磨机、砂磨机或超细磨。
[0021]优选的，步骤(2)中研磨条件为在室温下研磨0.1
‑
2h。
[0022]优选的，步骤(2)溶剂与改性剂的质量比为0
‑
50。更有选的，步骤(2)溶剂与改性剂的质量比为0
‑
10。
[0023]本专利技术具有以下性能优势：
[0024](1)本专利技术通过利用研磨过程中的剪切力使得改性剂插层至蒙脱土的层间，使得蒙脱土的层间距扩大；
[0025](2)本专利技术采用简便高效的研磨方法实现了蒙脱土的有机改性，与常用的溶液插层改性法相比，改性时间缩短了近60％
‑
90％，溶剂/水的用量减少了约30
‑
100％，有机蒙脱土的改性效果达到了常用的溶液插层法相近的水平。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠基蒙脱土有机改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钠基蒙脱土的研磨：在室温条件下，将钠基蒙脱土进行研磨1
‑
5min；(2)加入改性剂研磨：在室温条件下，在研磨后的蒙脱土中加入改性剂进行干法研磨或湿法研磨，通过研磨得到改性后的蒙脱土；(3)后处理：将改性后的蒙脱土分散于可溶改性剂的溶剂中，离心分离，得到的有机蒙脱土进行洗涤零次到多次，干燥得到改性后的有机蒙脱土。2.根据权利要求1所述的钠基蒙脱土有机改性的方法，其特征在于，所述干法研磨为：当加入的改性剂为固体时，直接加入研磨后的蒙脱土中进行研磨；所述湿法研磨为：当改性剂为液体或含有溶剂则直接加入研磨后的蒙脱土中进行研磨，若改性剂是固体则溶于溶剂中，溶解/分散均匀后加入研磨后的蒙脱土中进行研磨。3.根据权利要求2所述的钠基蒙脱土有机改性的方法，其特征在于，所述钠基蒙脱土为具有离子交换能力的蒙脱土；所述改性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。4.根据权利要求3所述的钠基蒙脱土有机改性的方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂包括十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵等季铵盐中的一种或几种；所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十...

【专利技术属性】
技术研发人员：石艳，陈曦，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：