[發明專利]用球磨法制備大層間距有機蛭石

無效

• 申請號: 201010123059.1
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101850983A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 陳朝陽;王蘭;范艷偉;王軍華;閆世友
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C01B33/44
• 分類號: C01B33/44
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及一種用球磨法制備大層間距有機蛭石

背景技術

蛭石礦產是我國有潛在優勢的非金屬礦產之一，新疆尉犁蛭石礦是我國最大的蛭石礦，儲量約占全國的90％。但新疆蛭石年產量的接近90％以上以原料的形式出口到國外，剩余的10％的大部分也銷往內地，在新疆本地只有少量經過簡單膨化的產品，總體上還處于原料輸出地的局面。為改變這種局面，需要在蛭石的深加工和高價值利用方面加大投入，這對新疆蛭石的資源優勢向科技優勢、產業優勢、經濟優勢轉化，以及對新疆的經濟建設和社會發展都具有非常重要的意義。

蛭石是結構層為2∶1型的層狀硅酸鹽礦物，與蒙脫石有相似的結構，具有可膨脹的層間域，層間域內具有水分子和可交換性陽離子。雖然近些年對蒙脫石的研究很深入、其應用日益廣泛，但蛭石與其相比，蛭石具有結晶好、性質穩定、層間電荷穩定、陽離子交換能力強、礦物純、易分選等優勢，此外還有保溫、輕質、抗凍、抗菌等優異性能，因此它受到了越來越多的重視，由此已經產生了許多與之相關的深加工技術，如剝分、改型、改性(酸處理、熱處理、有機化處理、聚合金屬陽離子柱撐處理)等。而利用陽離子可交換性使有機陽離子插入到蛭石層間，制備插層型有機蛭石的研究一直是近年來該領域的研究熱點。

對蛭石的有機改性而言，常用的有機試劑是多于12個碳原子的長鏈季銨鹽；常用的制備方法是在熱溶液體系里，通過蛭石層間的無機陽離子與熱液里的銨鹽陽離子進行離子交換，從而在改善蛭石疏水性的同時增大蛭石的層間距。層間距越大，蛭石就有更大的空間容納其它有機分子。這使得大層間距的有機蛭石在吸附有機物、制備聚合物/蛭石納米復合材料等方面具有更大的應用價值。

由于蛭石的層間電荷密度相當大(0.6-0.9)，極高的層間庫侖力使得無機物片層間作用力過大，不利于大分子鏈的插入，與有機陽離子交換較難進行，使得大層間距有機蛭石的相關報導也較少。目前國內外學者對有機蛭石的制備原理、方法以及應用方面做了許多研究，其中主要采用熱液攪拌法。中國專利200510110951.5“球磨法快速制備插層型蛭石超細粉體”是華東理工大學以被粉碎的河北石家莊蛭石原礦和銨鹽為原料，將它們直接與水混合再球磨，制備出的有機蛭石的層間距為4.5nm左右。

本發明以全國儲量最大的新疆尉犁蛭石為原料，先使用氯化鈉和鹽酸對其協同處理得到優質的鈉化蛭石，然后與溶解完全的銨鹽溶液混合均勻，再借助球磨作用制備出層間距可達5.1nm左右有機蛭石，為制備大層間距的有機蛭石提供了新的途經。

發明內容

本發明目的在于，研制一種用球磨法制備的大層間距有機蛭石，該有機蛭石以新疆尉犁蛭石為原料，通過氯化鈉和鹽酸的協同作用對其進行鈉化和提純，得到陽離子交換量較高、同質性良好的鈉化蛭石，再以十六烷基三甲基溴化銨為插層劑，利用球磨產生的機械能驅使銨鹽陽離子進入層間進行陽離子交換反應，得到大層間距的有機蛭石，其層間距(d₀₀₁值)為4.936-5.243nm，并且蛭石粉末具有較小的空隙率、較大的堆積密度。該有機蛭石在作為催化劑載體和有機物的吸附劑方面，具有很好的應用前景。本發明所涉及的球磨法對其它烷基銨鹽改性蛭石具有普遍適用性，同時，該制備方法也具有較好的一致性和重復性。

本發明所述的用球磨法制備大層間距有機蛭石，以蛭石為原料，在鈉化和酸化的協同作用下得到鈉化蛭石，再以十六烷基三甲基溴化銨為插層劑，利用球磨產生的機械能驅使銨鹽陽離子進入層間進行陽離子交換反應的方法，制備出大層間距的有機蛭石，具體操作按下列步驟進行：

a、將蛭石用去離子水清洗干凈，干燥48小時；

b、用萬能粉碎機將蛭石粉碎，過325目篩，得到粉末；

c、配制含有氯化鈉1.0mol/L和鹽酸0.25mol/L的溶液，將步驟b蛭石粉末通過攪拌分散在溶液中，形成含蛭石質量分數為15％的漿料，再超聲分散，反應溫度50-80℃，反應時間12-48小時；

d、反應結束后，采用去離子水清洗，真空抽濾，直到用0.1mol/L的AgNO₃檢測過濾液中沒有Cl^-存在為止，得到固體樣品；

e、將固體樣品在鼓風干燥箱中溫度70℃，干燥24小時，研磨、過200目篩，得到鈉化蛭石；