[發明專利]一種剝離層狀無機材料的方法

無效

• 申請號: 200810225548.0
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101734677A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 郭燦雄;李瑞芳;朱甲子
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01B33/38
• 分類號: C01B33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種剝離層狀無機材料的方法，屬于無機超細片層材料的制備領域。

背景技術：

層狀無機材料(高嶺土，蒙脫土及陰離子型黏土等)是很重要的非金屬礦物材料。其中高嶺土主要用于造紙、橡膠、陶瓷、顏料、水泥、建材、耐火材料等行業；蒙脫土是一種天然納米粉體，具有高度的膠體性、可塑性和粘結力。其吸水性很強，加水膨脹，體積可增加幾倍到十幾倍，是組成膨潤土的主要成分。可用作鉆探泥漿，鑄型砂和鐵礦球團的粘合劑，造紙、橡膠、化妝品的填充劑，紡織和石油工業中作吸收劑、石油脫色和裂化催化劑的原料；陰離子型粘土(又稱水滑石或類水滑石)在吸附、催化、醫藥、電化學、光化學、農藥、軍工材料等許多領域已經或即將展現出極為廣闊的應用前景。在以上行業的許多高檔產品的生產中，對原材料粒度的要求越來越高，因此層狀無機材料材料的剝離顯得尤為重要。

層狀無機材料的剝片技術有機械研磨剝片法和化學剝離法，單靠機械研磨方法的缺點是：過度研磨會破壞無機材料的晶體結構，導致其產品性能不佳；化學剝離的原理是利用插層作用使層狀無機材料層間膨脹，鍵合力大為減弱，除去插層客體后，原來堆垛的片狀層狀無機材料就自然分解成小片狀的無機材料，達到自然剝離的目的。其中，Tsunematasu等對高嶺土-尿素插層復合物用研磨法使高嶺土剝離，然而形成的顆粒處于微米、亞微米級，達不到納米尺度，而且絕大部分成為非晶態顆粒的團聚體，破壞了高嶺石原有的晶體結構；另外由于超聲波可產生局部超高溫、超高壓，并且超聲空化作用產生很高的空化能，造成固體表面顆粒間的劇烈碰撞，使顆粒尺寸減小，Pérez-Maqueda和Pérez-Rodríguez等人通過超聲處理蛭石和云母的晶體大顆粒，得到了納米級的蛭石和云母的片狀顆粒；Franco等人用超聲處理水和高嶺土的混合物，可達到良好剝片效果，且晶體結構保持良好，但所需時間較長，難以實現工業化生產。

發明內容：

本發明是提供一種剝離層狀無機材料的快速方法。本發明首先將有機分子插入到層狀無機材料層間，制備層狀無機材料有機插層復合物，然后在超聲，或微波條件下處理層狀無機材料有機插層復合物，由于超聲波可產生局部超高溫、超高壓，并且超聲空化作用產生很高的空化能，造成固體表面顆粒間的劇烈碰撞，插層劑也易于分解并從層狀無機材料的層間快速逸出。而隨著微波輻射技術的發展，其應用已從傳統的軍事和通訊領域擴展到工業，農業，化工，生物制藥，制備新型材料等許多領域，利用微波的“內加熱”，使被加熱物體在不同深度同時產生熱，具有加熱速度快(反應速率大大加快，可以提高幾十甚至幾百倍)和加熱均勻的特點，同時在強磁場的作用下，在微波中存在著用熱力學方法得不到的高能態的原子、分子和離子，因而可以使一些在熱力學上較難進行甚至不能進行的反應得以發生，正是由于這些優點，可以在微波條件下使層狀無機材料層間的插層劑快速分解從層間逸出。

現詳細說明本發明的詳細內容，一種剝離層狀無機材料的快速方法，其特征在于它的步驟如下：

第一步：制備層狀無機材料有機插層復合物

取適量的層狀無機材料和插層劑，采用溶液插層法，熔融插層法或者吸濕法等將有機插層劑插入到層狀無機材料的層間，洗滌，干燥后即得制備層狀無機材料有機插層復合物。

第二步：快速剝離層狀無機材料

將上述制備的層狀無機材料有機插層復合物固體，或者將層狀無機材料有機插層復合物加入到合適的溶液中，然后在超聲波或者微波的條件下，短時間內使其層間的有機物分解，從層狀無機材料的層間逸出，使其剝離。

第三步：成品

將上述得到的層狀無機材料干燥，研磨后得到層狀無機材料的剝離產物。

與背景技術相比，本發明具有下述效果：

1.剝離速度快

采用在超聲波或者微波的條件下，處理層狀無機材料有機插層復合物，使層狀無機材料層間的有機物在短時間內分解成氣體從層間逸出，使層狀無機材料快速剝離。

2.剝離效果好

采用在超聲波或者微波的條件下，處理層狀無機材料有機插層復合物，不僅能有效剝離層狀無機材料，而且還能保持層狀無機材料良好的晶體結構。

3.剝離能耗低

采用在超聲波或者微波的條件下，處理層狀無機材料有機插層復合物，所需時間短，就能使層狀無機材料層間的有機物完全分解成氣體并逸出，使層狀無機材料剝離，該過程所需能耗低。

附圖說明

圖1為高嶺土原土(a)、高嶺土-尿素插層復合物(b)和采用插層-超聲酸浸分解方法剝離后的高嶺土(c)的XRD譜圖。

具體實施方式

現結合以具體實施例對本發明進一步詳細描述：