高岭石有机插层复合材料的研究及其应用

综述了高岭石/有机物插层复合物发展,分析了高岭石插层复合物插层机理,粘土矿物及高岭土有机物插层应用及插层复合物合成Sialon陶瓷的制备,并对其发展前景进行了展望.     

超声波法制备高岭石插层复合物

用超声波法制备了高岭石插层复合物.利用红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜分析了不同产地高岭石结构的差异、插层效果以及它们之间的关系.比较了不同类型插层剂与高岭石的插层产物、插层效果及插层机理.结果表明:相同条件下,多水高岭石(埃洛石)和结构压力大的管状高岭石比普通高岭石更易于插层.在60℃,3 h,超声波条件下,将高岭石/二甲基亚砜(dimethylsulphoxide,DMSO)作为媒介,采用两步插层法快速制备高岭石/乙醇前驱体,但DMSO的插层率优于乙醇的.甲醇钠与苏州高岭石作用后,使部分苏州土片层间剥离.     

高岭石/苯甲酰胺插层复合物的制备与表征

以高岭石／二甲亚砜作为前驱物,用熔融插层法成功制备了高岭石／苯甲酰胺插层复合物,产物用X射线粉晶衍射和Fourier变换红外光谱进行了表征。实验结果表明：高岭石／苯甲酰胺插层复合物中,高岭石的层间距扩张到1.428nm,插层率达到了82．5％;苯甲酰胺分子的氨基与高岭石的内表面羟基形成了氢键,苯甲酰胺分子可能以单分子层垂直排列于高岭石层间。高岭石／苯甲酰胺插层复合物在140～180℃的温度范围内,会发生苯甲酰胺的脱嵌过程。     

高岭石/丙烯酰胺插层复合物的微波制备及其表征

高岭石及其有机插层复合物在高性能陶瓷领域有着良好的应用前景。本文利用微波技术,以DMSO作为前驱体,制备高岭石/丙烯酰胺插层复合物,发现微波对丙稀酰胺的插层反应具有相当明显的促进作用,反应时间从通常的几天缩短到几个小时。采用X-射线衍射、FT-IR光谱、TG等技术对其进行表征。结果表明:反应2小时后,该插层复合物的层间距即可扩大为1.139nm,其键合方式发生了改变,形成新的氢键。这为工业生产高岭石有机插层物以及制造纳米级高岭土提供了高效的新途径,并为进一步生产高性能陶瓷方面打下了基础。     

高岭石/二甲亚砜插层复合物的热分析

用热重-差示扫描量热法(thermogravimetry-differential scanning calorimetry,TG-DSC)和X射线衍射研究了高岭石/二甲亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)插层复合物形成时,吸附在高岭石表面的DMSO分子的存在状况.测量了复合物在60℃干燥不同时间和升温速率不同时的TG-DSC曲线.结果表明:复合物在60℃干燥24h后可将吸附分子除去,而不影响插入的DMSO;水和DMSO的脱附温度分别为60℃和117℃.根据热分析数据计算得到了Al2[SiO2O5](OH)4与DMSO的摩尔比值为1.04:1.研究发现:在高岭石的层间不存在水分子,水分子仅仅吸附在高岭石的表面.     

高岭石-氨基硅烷插层复合物的制备与表征

以高岭石-甲醇(K-M)复合物为前驱体,利用置换法于常温下制备了3种高岭石-氨基硅烷插层复合物。用X射线衍射、Fourier变换红外光谱仪、透射电子显微镜、热分析仪等对复合物进行了表征。结果表明:3种高岭石-氨基硅烷插层复合物的层间距均扩大至2nm以上,插层率都大于95%。3种氨基硅烷分子均和K-M前驱体的甲氧基共同存在于高岭石层间,均呈两层倾斜排列,倾斜程度不同。氨基硅烷的插入破坏了高岭石层间的氢键,加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间的错位,使得复合物片层出现不同程度的卷曲变形。3种高岭石-氨基硅烷插层复合物的热分解过程均分三步进行:表面水的蒸发及层间甲氧基的脱嵌分解、插层剂氨基硅烷分子的脱嵌、高岭石脱羟基。     

高岭石/甘氨酸插层复合物的制备与表征

通过取代法成功地将甘氨酸插入到高岭石层间，制备出高岭石／甘氨酸插层复合物，XRD显示插层复合物1．0nm出现衍射峰，红外光谱表明甘氨酸分子中的N、O原子与高岭石片层间离子形成了氢键。     

高岭石有机插层反应的影响因素

利用高岭石的层状结构特征,将有机分子插入高岭石层间形成的高岭石有机复合物,兼具粘土矿物和有机物的特性,是一种新型矿物材料,在功能填料、陶瓷材料、催化剂、择吸附剂、环境修复材料等方面具有广泛的应用前景。高岭石层间氢键作用较强,有机分子的插层作用比较困难,合理控制插层条件是插层作用完成的关键。评述了高岭石特征、插层有机分子性质、水、温度、压力、PH值等因素对高岭石有机插层作用的影响。     

高岭石/酒石酸插层复合物的制备与表征

介绍了二甲亚砜(DMSO)取代法制备高岭石/酒石酸(标记为K/T)插层复合物.产物经XRD-6000粉晶衍射和傅立叶变换红外光谱表征.XRD表明:高岭石层间距由0.72 nm扩张到1.09 nm,插层率达50%.红外光谱表明:酒石酸分子的羰基与高岭石的内表面羟基形成了氢键,而羟基与高岭石的硅氧面的氧形成了氢键.酒石酸分子以单分子层平铺于高岭石层间.     

淮北焦宝石型高岭石/二甲基亚砜插层复合物的制备与表征

采用XRF、XRD等研究了淮北高岭石的矿物学特征,结果表明淮北高岭石为隐晶质结构,结晶有序度低,Hinckley指数仅为0.56.以此为原料,制备了高岭石/二甲基亚砜插层复合物,并对其进行表征.XRD和FTIR分析显示DMSO插入了高岭石层间,使晶层间距d(001)由0.720 nm增加到1.132 nm,插层率为87％.DSC-TG分析显示插层复合物的脱嵌与挥发发生在120 ～280℃,高岭石的脱羟基温度在插层前后变化不明显.     

PP/PS/纳米插层高岭土复合材料的制备及性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯/聚苯乙烯/二甲基亚砜插层改性高岭土（PP/PS/K-DMSO）复合材料。研究了不同用量K-DMSO对PP/PS共混材料的结构及性能的影响。结果表明,随着K-DMSO的加入,复合材料的加工性能、力学性能、热性能均得到提高;与PP/PS共混材料相比,在K-DMSO的加入量为6 %（质量分数,下同）时,熔融流动速率增加了2.925 g/(10min),冲击强度提高了48.8 %,弯曲强度提高了24.1 %。扫描电镜分析表明,K-DMSO的加入,使PP与PS两相界面模糊,PS分散相尺寸减小,增加了PP、PS的相容性。     

可聚合性季铵盐—膨润土嵌入复合物的制备

本文合成了三种含有可聚合基团的季铵盐，用它们膨润土夹层中的阳离子进行离子交换，制得可聚合性季铵盐－膨润土嵌入复合物。这些嵌入复合物在苯乙烯中具有很好的防沉降性，表观密度比膨润土小，而白度比膨润土有较显著的提高。     

阳离子对醋酸盐插层高岭石影响的研究

采用研磨法制备了高岭石/醋酸钠和高岭石/醋酸钾钠插层复合物,并用XRD、FI-IR、TG-DSC对插层复合物进行表征,探讨了阳离子不同对插层结果的影响.结果表明: K~+、Na~+的不同对插层结果有很大影响,与醋酸钾插层复合物只有一个1.365 nm衍射峰不同,醋酸钠插层复合物,出现了0.979 nm和0.765 nm两个衍射峰,醋酸盐分子在高岭石层间直立取向,阳离子和甲基可能进入到了复三方孔中.     

聚合物/高岭石嵌入纳米复合材料研究进展

介绍了聚合物/高岭石嵌入纳米复合材料的制备方法，对嵌入过程的热力学和动力学分析进行了总结。展望了聚合物/高岭石嵌入纳米复合材料的应用前景。     

功能化聚乙烯蜡／有机蒙脱土插层复合母粒的研制

用两种不同改性剂与蒙脱土进行离子交换制得了两种有机蒙脱土，用功能化聚乙烯与有机蒙脱土进行熔融插层复合制备了功能化聚乙烯蜡/有机蒙脱土插层复合母粒，用X-射线衍射，傅立叶红外光谱，热重分析，差示扫描量热和抽提实验等对所得有机蒙脱土和功能化聚乙烯蜡/有机蒙脱土插层复合母粒的结构与性能进行表征。结果表明，有机蒙脱土层间距的增大和功能化聚乙烯蜡的极性活性官能团使得功能化聚乙烯蜡可以被插入到有机蒙脱土的夹层之间，甚至与层间的有机改性剂形成共价键而不被有机溶剂抽提出来。     

层剥离高岭土改性煤沥青的结构与热稳定性

在超声波作用下,以二甲基亚砜(DMSO)插层处理高岭土,通过熔融复合法改性煤沥青。采用XRD、FTIR、SEM、TEM、TG、DSC表征测试了插层高岭土的层间距、层间相互作用、层分散形态,以及改性煤沥青的热稳定性。结果表明,DMSO削弱了层间铝羟基与硅氧键间的氢键作用,插层高岭土的层间距由0.716 nm增加至1.124nm,插层率达到98.57%;熔融复合后,高岭土发生层剥离,(001)衍射峰消失,以薄片形态分散于煤沥青中。薄片形态的高岭土通过延缓空气传输速率的方式改善了煤沥青的热稳定性,当插层高岭土掺杂质量分数为6%时,插层高岭土改性煤沥青的最大失重速率所对应温度为650℃,对应的失重为78.04%,而最大失重速率处原煤沥青失重85.41%。原煤沥青失重50%时的温度为490℃,而改性煤沥青达到550℃。未掺杂高岭土时,煤沥青软化点为42.3℃,改性煤沥青软化点增加到45.4℃,继续增加高岭土质量分数,软化点上升幅度减小。     

分子模拟技术在高岭石研究中的应用进展

高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物,是一种不含水的铝硅酸盐矿物,其层状晶体结构使之具有优异的物理化学性能,从而得到广泛的应用。分子模拟技术是一种能在微观层面研究物质性质的科学方法,在材料科学研究中具有重要的作用。本文综述了分子模拟技术的基本原理和近年来该技术在高岭石开发应用中的研究进展,主要包含高岭石的理化性质、高岭石的掺杂改性对理化性质的影响、高岭石对离子/分子的吸附性能规律以及高岭石在矿产开发领域中的一些应用实例。根据高岭石的性质特点和实际需要,探讨了高岭石的吸附特性规律,高岭石的改性开发对吸附特性的影响以及理论指导在开发矿产资源方面的应用。