[發明專利]一種表面改性的水滑石的制備方法

無效

• 申請號: 201310206007.4
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103241752A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 郝向英;沈冠華;郭海福
• 申請（專利權）人: 肇慶學院
• 主分類號: C01F7/00
• 分類號: C01F7/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 劉宇峰

技術領域

?本發明涉及水滑石表面改性技術領域，具體涉及一種表面改性的水滑石的制備方法。

背景技術

水滑石類化合物（LDHs）是一類具有廣闊應用前景的陰離子型層狀化合物，主要包括水滑石（HT）、類水滑石（簡稱HTLC）和他們的插層化學產物柱撐水滑石（Pillared?LDH）。由于水滑石類化合物層板間由兩種不同價型的金屬氧化物組成，所以又稱層狀雙金屬氧化物（簡稱LDH）。典型的水滑石分子式為Mg₆A_l2(OH)₁₆CO₃·4H₂O，具有類似于水鎂石[Mg(OH)₂]的正八面體結構，相鄰的八面體通過共用棱形成單元層，位于層上的Mg²⁺可以在一定范圍內被半徑相似的Al³⁺同晶取代，導致羥基層上的正電荷積累，這些骨架正電荷被位于層間的陰離子CO₃^2-平衡，使整個結構呈電中性。在層間，一些水分子以結晶狀態存在，可以在不破壞層柱結構的條件下除去。特殊的化學結構和晶體結構，賦予了水滑石一系列優異的性能，如層板化學組成的可調控性、層間陰離子可交換性、晶粒尺寸分布的可調控性等，使其廣泛應用于橡膠、塑料及涂料等領域中。

隨著水滑石的應用范圍越來越廣，需求量也越來越大。然而，由于水滑石表面具有活性基團-OH，表面能大，極易形成氫鍵產生軟團聚，與配位水分子縮合產生硬團聚，從而影響了其在有機物基質中的分散性。另外，水滑石與有機材料的親和性差，直接或大量填充在聚合物中時易形成“夾生”現象，導致材料的力學性能下降等，限制了其廣泛應用。對水滑石進行表面改性，能夠有效防止團聚發生，同時可以改善水滑石與聚合物的相容性，進而擴大其應用范圍。目前，水滑石的表面改性一般采用干粉表面改性，這種方法操作工藝復雜，對已團聚的水滑石難以充分分散，表面改性并不均勻，同時，改性過程中粉塵大，易造成環境污染。有人在共沉淀法合成水滑石的晶化后期，加入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉等，對水滑石進行簡單的有機包裹，這種過程工藝繁瑣，改性效果不夠理想。也有人將改性劑加入到已制備好的水滑石物料漿液中，控制一定溫度和攪拌時間完成改性，這種方法生產工藝相對復雜，生產時間較長。因此，上述改性方法均存在一定缺點，且生產成本比較高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種表面改性的水滑石的制備方法，在水滑石合成過程中同時進行表面改性，使水滑石表面改性與合成一步完成，從而大大簡化生產工藝，縮短生產周期，降低生產成本，并能夠有效避免環境污染。

本發明所述的表面改性的水滑石的制備方法，包括以下步驟：將鎂源、鋁源、堿源按摩爾比為2-6：1：0.5-27組合投料，其中堿源的量是以氫氧根物質的量計；同時加入占所得水滑石理論量的0.1%-5%的表面改性劑，其中水滑石的理論量是按水滑石結構通式：(Mg²⁺)_1-x(Al³⁺)_x(OH)₂(CO₃^2-)_x/2b.dH₂O計算；充分攪拌下，在110-200℃溫度范圍內，于水熱反應釜中晶化4-20小時，最后經洗滌、過濾、干燥，即獲得表面改性的水滑石。

根據本發明所述的制備方法的進一步特征，所述的鎂源是選自：氧化鎂、氫氧化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂中的至少一種。

根據本發明所述的制備方法的進一步特征，所述的鋁源是選自：氫氧化鋁、氧化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的至少一種。

根據本發明所述的制備方法的進一步特征，所述的表面改性劑為非離子表面活性劑、鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑中的至少一種。優選地，所述的非離子表面活性劑為聚氧乙烯型或多元醇型非離子表面活性劑。優選地，所述的鈦酸酯偶聯劑為配位型鈦酸酯偶聯劑或螯合型鈦酸酯偶聯劑。優選地，所述的硅烷偶聯劑的通式為Y(CH₂)nSiX，其中Y是環氧基、甲基丙烯酰氧基。根據水滑石合成過程中鎂鋁投料比的不同，改性劑用量有所不同。

根據本發明所述的制備方法的進一步特征，所述的堿源是選自：氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水中的至少一種或者在合成過程中能反應生成氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水的化合物。