[發(fā)明專(zhuān)利]一種甲基丙烯酸金屬鹽插層改性的高嶺土及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310501423.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103539141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭華龍;姚翔;鄭洪良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇麒祥高新材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/44
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/44
• 代理公司: 淮安市科文知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能化高嶺土的制備方法，具體涉及一種甲基丙烯酸金屬鹽插層改性的高嶺土及其制備方法。

背景技術(shù)

高嶺土是一種1:1型的層狀硅酸鹽，它的晶體單元是由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體通過(guò)共同的氧互相連接而成的。它的晶體結(jié)構(gòu)式理論為A1₄[Si₄O₁₀][OH]₈，A1₂O₃41.2%，SiO₂48.0%，H₂O10.8%，由于類(lèi)質(zhì)同象代替，常含有少量的Fe，Mg、Mn、Cu、Cr等。高嶺土的結(jié)構(gòu)單元間是通過(guò)氫鍵和范德華力連接而成的層狀堆疊。而質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)地易于分散懸浮于水中，良好的可塑性和高的燒結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性以及良好的抗酸溶性、很低的陽(yáng)離子交換容量、較高的耐火度等理化性能，因此可以廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、陶瓷、橡膠、塑料等領(lǐng)域。

由于高嶺土顆粒表面能高、親水疏油，與大部分的橡膠基質(zhì)的界面性質(zhì)不同，二者相容性差，因此高嶺土難以均勻分散其中，容易發(fā)生團(tuán)聚，因此須對(duì)其進(jìn)行表面改性處理，提高其在橡膠基質(zhì)中的分散性及相容性，同時(shí)提高高嶺土/橡膠復(fù)合材料的綜合性能。目前高嶺土改性的方法較多，如中國(guó)專(zhuān)利CN200410026437.9，采用插層法得到改性高嶺土，其插層率90%以上，同時(shí)，中國(guó)專(zhuān)利CN200510018202.X采用超細(xì)粉碎和煅燒制備改性高嶺土用于氯化丁基橡膠中進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以及中國(guó)專(zhuān)利201010503844.X采用表面改性的方法，將硅烷和鈦酸酯等加入高嶺土進(jìn)行混合，用于制備高嶺土/丁苯橡膠復(fù)合材料，等等。但是這些改性方法存在一個(gè)共同的問(wèn)題，就是只是改善了高嶺土在橡膠基體中的分散性和相容性，使高嶺土自身的性能能夠體現(xiàn)出來(lái)，而這種改性方法得到的高嶺土功能單一，對(duì)于橡膠材料的力學(xué)性能提高不明顯。

因此，可以通過(guò)引入各種功能化活性點(diǎn)以此達(dá)到性能的進(jìn)一步提升，而不飽和羧酸金屬鹽功能化高嶺土不僅可以改善高嶺土的分散性和相容性，同時(shí)在不影響高嶺土的性能前提下，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大橡膠用高嶺土的潛在應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種甲基丙烯酸金屬鹽插層改性的高嶺土及其制備方法，本發(fā)明首先通過(guò)高溫-恒溫超聲處理和脫羥基處理制備結(jié)構(gòu)完整的納米高嶺土，在有機(jī)溶劑中超聲制備分散均勻的高嶺土懸浮液，然后在懸浮液中插層改性制備甲基丙烯酸金屬鹽改性高嶺土。

本發(fā)明首先通過(guò)加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液對(duì)高嶺土進(jìn)行高溫-恒溫超聲處理，在高能超聲波的作用下，克服高嶺土層間的范德華力和破壞層間氫鍵，初步實(shí)現(xiàn)對(duì)高嶺土的預(yù)處理。其次，先于高溫處理預(yù)處理后的高嶺土，把表面的部分或全部羥基脫掉，以獲得很大活性的高嶺土穩(wěn)定相。之后在有機(jī)溶劑中通過(guò)超聲得到均勻分散的高嶺土懸浮液。然后采用原位插層法制備甲基丙烯酸金屬鹽功能化高嶺土：即先將高嶺土懸浮液和金屬氯化物超聲混合均勻，金屬鹽離子在超聲物理作用下插層吸附在高嶺土層間；加入甲基丙烯酸鈉，與高嶺土層間的金屬鹽原位生成甲基丙烯酸金屬鹽，實(shí)現(xiàn)對(duì)高嶺土的剝離并實(shí)現(xiàn)功能化。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):

一種甲基丙烯酸金屬鹽插層改性高嶺土，所述改性的高嶺土含有以下物質(zhì)及質(zhì)量百分比，高嶺土34-90%，甲基丙烯酸金屬鹽10-66%。

所述甲基丙烯酸金屬鹽為甲基丙烯酸與金屬氯化物生成的鹽：即甲基丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鎂或甲基丙烯酸鈣中的一種。

一種甲基丙烯酸金屬鹽插層改性高嶺土的制備方法，包括以下步驟:

?(1)?高嶺土的預(yù)處理：將高嶺土分散于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，于60℃下恒溫超聲2h左右，得到乳白色的高嶺土分散液；

?(2)?高嶺土懸浮液：將步驟(1)中得到的高嶺土分散液高速離心分離，除去N,N-二甲基甲酰胺溶劑，于真空干燥12h后得到白色的高嶺土穩(wěn)定相；

之后，將所得到的的高嶺土穩(wěn)定相置于馬弗爐500℃～650℃處理2~6小時(shí)，再將其分散于有機(jī)溶劑中，超聲0.5~3h，得到分散均勻的高嶺土懸浮液；

?(3)?插層改性制備甲基丙烯酸金屬鹽高嶺土：將金屬氯化物水溶液加至上述步驟(2)得到的高嶺土懸浮液中，并在160～400W功率下超聲1~5h，接著向懸浮液中滴加甲基丙烯酸鈉溶液，攪拌均勻；再在120℃下蒸發(fā)去除溶劑，得到白色的甲基丙烯酸金屬鹽插層改性的高嶺土粉體。