[發明專利]超分散吸氧型有機化蒙脫土的制備方法

無效

• 申請號: 200710168390.3
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101177550A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 應繼儒;彭少賢;祝佳才
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C09C3/00
• 分類號: C09C3/00;C09C1/28;C08K9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種有機化蒙脫土的制備領域。其特征在于，該有機蒙脫土表面沉積有吸氧劑(鋁、鐵等)，并且可長期穩定地懸浮分散在己內酰胺單體中，可應用于聚酰胺/納米蒙脫土的原位連續聚合中。

背景技術

在VK管中進行的尼龍6/蒙脫土原位連續聚合過程屬于半靜態聚合，蒙脫土的在單體中懸浮問題非常重要，能否在聚合過程中保證蒙脫土分散體系不聚集下沉是VK管連續聚合的關鍵。中國專利(公開號：CN1377922)采用高速攪拌法制備有機土；專利(公開號：CN1506307)采用簡單剪切攪拌方式加入質子酸和堿進行有機化處理制備納米蒙脫土；專利(公開號：CN1544538)通過將酸加入兩性表面活性劑中反應得到酸化的有機改性劑改性層狀硅酸鹽；專利(公開號：CN1468914)將蒙脫土、烷基季胺鹽、聚乙二醇、乙醇、無機酸和水的混合物在60～90℃的條件下加熱0.5～6小時，然后從溶液中收集有機化蒙脫土。以上專利中所述的有機化蒙脫土與催化體系組成的分散體系總有部分蒙脫土在單體中會沉積下來，這在間歇聚合時表現不明顯，因為在間歇聚合時可以攪拌，沒有前聚過程，時間短、黏度上升快，卸料時可以從低部帶走；但對管式聚合時問題比較大，因為有前聚過程，時間長、黏度上升很慢，部分沉積物會逐步聚集長大，使連續聚合過程中斷。所以如何懸浮在傳質工程上是一項很重要的問題。另外，上述方法制備的蒙脫土與聚酰胺原位聚合時得到的復合材料顏色發黃，蒙脫土層間距打開有限。

一般方法是利用微細分散過程，依靠浮力、黏度抵御沉降(本質是減慢沉降速度)，但大塊物體總是較快沉降，沉于低部而結團，則會破壞這一過程，這就是有些文獻提到使用助分散劑的原理。本發明利用膠體化學和物理化學原理構成微懸浮體，這種結構可以有效抵御大塊物體沉降到底部并阻止結團，并可以在熱和微流動驅動力下保證不沉淀。

盡管對尼龍6/納米蒙脫土復合材料的研究已經比較成熟，但實際應用中(如包裝材料)對氣體的阻隔效果還需要進一步提高。常見的方法是是剝離的蒙脫土片層在樹脂中均勻取向，通過曲折路徑的原理對氣體的滲透造成障礙，一旦氣體滲透的通道在蒙脫土片層間打開，阻隔效果則急劇下降。

本發明設計了一種曲折路徑上吸氧劑復合阻隔機理，用物理或化學沉積方法將吸氧劑(鋁、鐵等)以沉積在蒙脫土片層的表面，當與聚合物制成復合材料時，具有蒙脫土片層的物理阻隔和吸氧劑化學吸附阻隔的雙重功能。其原理如圖1，當氧氣進行滲透時，沉積在蒙脫土片層3上的吸氧劑2在狹窄的蒙脫土片層空間中吸附氧氣分子1，堆積在通道上，使氧氣分子1的滲透發生阻塞，難以透過材料，從而使尼龍6/納米蒙脫土復合取向材料達到很好的阻隔效果。

另外，加入鋁/鐵金屬水合陽離子與蒙脫土層間可交換的鈉陽離子進行交換，平衡硅氧四面體上負電荷的作用，形成柱撐締合結構，撐開蒙脫土層，形成較大的空間，并形成輕微的凝膠狀態，由此改變蒙脫土在水中的分散狀態及性能，提高吸附能力和離子交換能力。

發明內容

本發明是一種超分散吸氧型有機化蒙脫土的制備方法。其過程為先對提純后的納米蒙脫土進行無機化處理，再進行有機化插層，最后制備超分散吸氧型有機化蒙脫土，具體內容如下：

1.Al/Fe離子吸氧劑水溶液的制備。以多次加入溶質的方式配成0.0001-10％質量濃度的AlCl₃水溶液，再加入一定量的FeCl₂(或FeCl₃)加入AlCl₃水溶液中，攪拌得到0.0001-10％質量濃度的Al/Fe離子吸氧劑水溶液，其中Al∶Fe比例為0.1-10∶1。

2.超分散有機化蒙脫土的制備。稱取一定量鈉化蒙脫土在高速攪拌過程中分散到一定量的蒸餾水中制成一定濃度的蒙脫土懸濁液。在快速攪拌條件下，調節pH值為5-9(調成酸性用一定摩爾濃度的HCl溶液，調成堿性用一定摩爾濃度的NaOH溶液)并攪拌1-10min使溶液各處的pH值達到一致。在恒溫水浴箱中加熱至設定溫度后，稱取一定量的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)配置成一定濃度溶液，并在溶液中加入一定量的助插層劑(如冰乙酸或醇類)，在攪拌條件下用5min的時間滴入蒙脫土溶液中，恒溫攪拌，反應0.1-24小時。反應完畢將混合液進行真空抽濾，濾餅用定量的蒸餾水重復攪拌洗滌數次，并用新配置的AgNO₃溶液檢驗，直到無沉淀為止，再抽濾，最后放入真空干燥箱中干燥，研磨后可制得有機蒙脫土。