[發明專利]一種高嶺石/季銨鹽插層復合物的制備方法

有效

• 申請號: 201310452738.7
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103482639A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 劉欽甫;郭鵬;程宏飛;李曉光
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: C01B33/44
• 分類號: C01B33/44
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 耿小強

技術領域

本發明涉及一種制備較大層間距高嶺石有機插層復合物的方法，屬于非金屬礦物材料深加工領域。

背景技術

高嶺土是一種重要的非金屬礦產資源，它具有許多優良的使用價值和工藝性能，如：可塑性、粘結性、分散性、耐火性、絕緣性和化學穩定性等，因此高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、耐火材料及化工等部門不可缺少的礦物原料。隨著對高蛉土選礦工藝的進一步提高，高嶺土的應用范圍將日趨廣泛。我國已經探明高嶺土的儲量為14.32億噸，優質高嶺土的儲量為4.6億，占世界儲量的3.8%，居第九位。目前我國高嶺土產品順應著市場的要求趨向于高檔化，多元化發展，高品質的高嶺土產品市場需求較大，在這種情況下，提高高嶺土產品的品質，加快高嶺土深加工技術的發展就成了當務之急。納米級高嶺土作為一種優質功能性填充材料，應用于橡膠等產品后可以顯著提高產品的各項應用參數，并將會大大提高目前條件下高嶺土原礦的利用效率。利用高嶺土特殊的層狀結構，對其進行有機化插層，是制備納米級高嶺土的重要方法。

高嶺土的主要成份是高嶺石,其化學式為Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₈，是一種1:1型層狀硅酸鹽，每一個晶層單元由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體通過共同的氧互相連接而形成。高嶺石層間不含可交換的離子，而且晶層之間被氫鍵緊緊地連接在一起，客體分子的插層作用比較困難，只有少數極性的小分子如二甲基亞砜（DMSO）、甲酰胺（FA）、二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基甲酰胺（NMF）等直接可以插入高嶺石層間，其他有機分子則通過取代的方式與高嶺石形成插層復合物。

季銨鹽為銨離子中的四個氫原子都被烴基取代而生成的化合物，通式R4NX，其中四個烴基R可以相同，也可不同。X多是鹵素負離子(F、Cl、Br、I)，也可是酸根（如HSO4、RCOO等）。如四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨等。季銨鹽與其他類型表面活性劑相容性好，并具有一系列優良的性質。因此，在工農業生產中使用的陽離子表面活性劑主要是季銨鹽型陽離子表面活性劑。

高嶺石的有機插層反應可以在保持高嶺石原晶體結構不變的情況下，使高嶺石的層間距大幅度的提高，從而達到剝片的效果。高嶺石層與層之間的解離能夠縮小高嶺石層的厚度，擴大徑厚比，提高比表面積。工業應用中將會增加高嶺土的造紙性能,提高其陶瓷原料的擠壓成形性質和成形干燥強度，從而使原礦的價值倍增。

申請號為CN01109844.9的專利介紹了一種含蒙脫土納米復合材料及其制備方法。該方法是將蒙脫土經過陽離子交換反應制得的有機蒙脫土均勻分散在聚醚多元醇中，這種聚醚多元醇的蒙脫土分散體系與二異腈酸酯、適量的擴鏈劑、催化劑反應可制備一種含蒙脫土納米復合材料。由于蒙脫土在復合材料中達到了納米級分散，材料的綜合力學性能得到了全面提高。

申請號為CN200710038069.3的專利介紹了一種溴化丁基橡膠/蒙脫土納米復合材料的制備方法。該方法是將溴化丁基橡膠、蒙脫土、插層劑和偶聯劑加入密煉機中進行混煉，得到插層型溴化丁基橡膠/蒙脫土母煉膠；然后加入硫化活性劑、促進劑及硫化劑。在此過程中，插層劑和溴化丁基橡膠分子將發生原位插層，使得蒙脫土的層間距有明顯的擴大，得到插層型溴化丁基橡膠/蒙脫土混煉膠。最后將混煉膠在150-190℃下進行硫化，經過硫化后的蒙脫土的層間距進一步擴大，從而得到一種插層型的溴化丁基橡膠/蒙脫土納米復合材料。該發明的特點在于，無需在混煉前對蒙脫土進行有機改性，并可以提高溴化丁基橡膠的力學性能和耐化學藥品性能。

申請號為CN200410026437.9的專利介紹了插層改性高嶺土的制備方法。該方法是先將待插層改性的高嶺土分散于插層劑溶液中形成均勻的懸浮漿液，置于超聲反應器中加以15～40KHz混頻超聲處理3-4小時，分離出沉淀物，洗滌、干燥、研磨即得到產品。該方法插層效率較高，層間距擴大到1.12nm左右。

申請號為200710010116.3的專利介紹了一種聚苯胺納米纖維/高嶺土納米復合材料的制備方法。該方法得到的導電型納米復合材料是由高嶺土納米片層與聚苯胺納米纖維雜化而組成的納米復合顆粒，并且采用快速混合原位聚合法制得。該發明的有益效果是，制備工藝簡單，原料易得，組分與性能易于控制，高嶺土與聚苯胺復合后，改善了材料的導電性能和熱性能，從而使該材料的綜合性能得到優化。