[發明專利]一種含氟陰離子表面活性劑改性凹凸棒黏土的制備方法

有效

• 申請號: 201110262166.7
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102424395A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 王愛勤;康玉茹;楊效和
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所盱眙凹土應用技術研發中心
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40
• 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改性凹凸棒黏土納米材料的制備方法。具體為采用酸處理結合含氟陰離子表面活性劑表面改性制備有機化凹凸棒黏土。經有機化改性后的凹凸棒黏土納米材料表面呈適度疏水性，在有機溶劑中具有良好的懸浮性和穩定性，在有機基質中有良好的相容性和分散性。屬于非金屬礦深加工和有機黏土生產技術領域。?

背景技術

凹凸棒黏土是一種由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體構成的2∶1型層鏈狀的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物，化學組成式為Mg₅Si₈O₂₀(HO)₂(OH₂)₄·4H₂O，在我國儲量豐富。凹凸棒黏土礦物是一種天然的具有納米通道結構的一維納米礦物材料，不但表現出了獨特的納米材料的屬性，而且還擁有分散、耐溫、耐鹽堿和觸變性等良好的膠體性質以及優異的吸附、脫色、離子交換能力和反應活性。因此，凹凸棒黏土已經在諸多領域得到廣泛應用，如干燥劑、防潮珠、吸附劑、催化劑載體、抗菌劑載體、環境材料、橡膠、塑料、建筑材料、分子篩以及高分子材料的補強等。然而，凹凸棒黏土呈親水性，與疏水性聚合物的相容性差，限制了在塑料、化纖、油性涂料和橡膠等方面的應用，所制備的產品也無法達到最優性能。為了解決凹凸棒黏土在聚合物基質中的分散和相容性問題，需對其表面進行適度的疏水有機改性。?

目前，利用凹凸棒黏土的陽離子交換性及其表面硅羥基的反應活性，用陽離子或非離子表面活性劑以及硅烷偶聯劑進行表面有機化改性是最常用的方法，而直接采用陰離子表面活性劑改性凹凸棒黏土的研究和產品開發較少。采?用陰離子表面活性劑改性黏土的常規方法是在其表面先包覆金屬氧化物，使表面帶正電后再用陰離子表面活性劑改性(中國專利CN1005901155C)。盡管可以實現有機化改性，但在凹凸棒黏土表面先包覆金屬氧化物后有機化涉及到二步反應，操作相對復雜，成本較高，而且金屬氧化物的包覆改變了凹凸棒黏土表面的組成，影響了表面性質。如果通過pH控制使凹凸棒黏土在酸性條件下質子化，使其表面帶正電荷，然后再用陰離子表面活性劑進行有機改性，可一步生成目標產物，生產效率明顯提高，成本也顯著降低，而且對凹凸棒黏土內在結構無不利影響。?

含氟表面活性劑是普通表面活性劑的碳氫鏈中的氫原子部分或全部被氟原子取代后，具有碳氟鏈憎水基的表面活性劑，具有高表面活性、高耐熱穩定性及高化學穩定性這“三高”和含氟烴基既憎水又憎油這“兩憎”的特性。含氟表面活性劑的這些特性使它具有非常高的附加值、廣泛的用途和市場前景。為此，利用我國豐富的凹凸棒黏土資源，本發明采用含氟陰離子表面活性劑為改性劑，通過調節凹凸棒黏土懸浮液的pH值，使其與含氟陰離子表面活性劑產生相互作用而實現有機化。凹凸棒黏土的有機化程度可以通過改變表面活性劑的用量、pH值以及反應溫度來控制，所得產品均勻、質量穩定、成本低廉、具有一定的疏水性，可用于塑料、油性涂料、化纖和橡膠等多個領域。?

發明內容

鑒于技術背景中目前生產陰離子表面活性劑改性的凹凸棒黏土產品較少以及傳統的兩步法制備陰離子表面活性劑改性有機化凹凸棒黏土所存在的操作復雜、成本高等問題，本發明的目的是提供一種易于操作、可持續生產、低成本和使用性能好的有機凹凸棒黏土的制備方法。?

本發明的原理是通過調節凹凸棒黏土懸浮液的pH值來控制其表面的電荷，?利用凹凸棒黏土的正電荷將具有長疏水鏈的含氟陰離子表面活性劑吸附結合，通過控制表面活性劑量、pH值和溫度，形成具有不同表面疏水程度的帶負電荷的有機化凹凸棒黏土。?

本發明技術解決方案是：?

一種含氟陰離子表面活性劑改性的有機化凹凸棒黏土的制備方法，首先將提純的凹凸棒黏土制成5-15％的懸浮液，然后用酸調節懸浮液的pH值，再與含氟陰離子表面活性劑產生相互作用，經離心、干燥和粉碎得到有機改性凹凸棒黏土。?

以下對本發明作進一步的描述，工藝步驟如下：?

1、凹凸棒黏土懸浮液的制備：在攪拌狀態下，將提純凹凸棒黏土加入水中，制成濃度在5-15％的懸浮液。凹凸棒黏土是一種一維天然納米級含水富鎂鋁的層鏈狀硅酸鹽礦物，具有離子交換性、多孔性、親水性和懸浮膠體性能，可借助高速攪拌形成穩定的懸浮液。?

2、調節凹凸棒黏土懸浮液的pH值：在攪拌狀態下，加入凹凸棒黏土干料重量百分比的1％～10％的酸，跟蹤測試懸浮液pH值，待達到目標pH值后停止加酸。所述的酸為鹽酸、硫酸、磷酸等的任一種或一種以上。?