膨润土无机/有机改性

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

⑤无机/有机改性由于多聚合羟基金属阳离子作为柱化剂制备出的柱撑膨润土层间距仍不足够大，将某些表面活性剂引入膨润土层间可合成出更大孔径的无机/有机柱撑膨润土，能明显改善其热稳定性。选用的表面活性剂一般是分子大小不等的可溶性季铵盐，无机柱撑膨润土有机化时应选择碳链较长的有机季铵盐，这样可以有效地撑开膨润土的层间距。

任丽以聚吡啶为重点研究对象，针对现状，采用有机/无机纳米复合体系，在本征导电的聚吡啶中引入纳米无机粒子二氧化硅(SiO2)和层状黏土(Clay)，以化学聚合方法为基础制备聚吡啶/二氧化硅(PPy/SiO2)和聚吡啶/黏土(PPy/Clay)纳米复合材料。通过纳米效应既改善材料的力学性能又克服一般方法因力学性能改善而使电性能下降的弊端。H.Khalaf等利用提纯的阿尔及利亚西部某地的膨润土，通过用氯化铝溶液和氯化铝与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的混合溶液浸泡堆放的方式制得了Al柱膨润土和Al/CTAB柱膨润土。最佳合成条件是：OH/AI(摩尔比)为1.8，Al/膨润土=4mmol/g;CTAB/膨润土(质量比)为2。Al柱膨润土层间距约为1.8nm，比表面积250～300m2/g，且在500℃时热稳定性很好。

方法一：铁镍有机复合膨润土。取一定质量的铁镍交联土配制成质量分数为2%的悬浮液，在70℃和搅拌的条件下加入含5.0%的溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)的水-乙醇溶液，CTMAB/土为0.72mmol/g，反应0.5h后，冷却至室温，减压过滤，用蒸馏水洗涤，至无法检验出Br-且滤液无泡沫为止。所得滤饼在80℃下烘干，110℃下活化1h，粉碎过0.154mm筛，即得铁镍有机复合土。

方法二：Al/溴化十六烷基三甲基铵复合膨润土。在60℃的水浴条件下，将一定量的溴化十六烷基三甲基铵加入到AICl3溶液中，搅拌10min制得复合改性剂，然后加入过100目筛的膨润土，搅拌60min，所得的悬浮液在80～90℃烘干粉碎，过100目筛，即得无机-有机复合膨润土。溴化十六烷基三甲基铵的用量固定为膨润土的0.2倍，AICl3用量为0.5～1.0mmolAl/g膨润土。

⑥热活化热活化方法是将膨润土在不同温度下焙烧，通过挥发和燃烧使蒙脱石表面及结构层间的分子水和有机质蒸发掉，使黏土矿物结构变得疏松。同时，随着温度的升高，黏土矿物的部分羟基脱失，裸露的断键增多，矿物的比表面积增大，导致膨润土的活性提高。

⑦机械活化机械力活化是利用机械力作用提高膨润土的某些活性和性能的作用过程，包括超细粉碎和挤压。

超细粉碎是在膨润土的粉碎过程中利用机械力作用有目的地对矿物表面进行激活，在一定程度上改变膨润土矿物的晶体结构、溶解性能、化学吸附性和反应活性等。利用球磨机在对膨润土进行超细粉碎的过程中，借助球体和球体之间或球体与缸体之间的机械力作用使膨润土破碎的同时，蒙脱石的晶体结构局部出现断键或缺陷，从而提高其活性。实验证明，粉碎时间与膨润土的活性成正比。同时，影响机械力活化作用强弱的因素还与粉碎设备类型、机械力作用方式、粉碎环境等有关。显然，仅仅依靠机械力活化作用进行表面改性目前还难以满足应用领域对膨润土矿物表面物理性能和化学性能的要求。但是机械力化学作用可以激活膨润土矿物的表面，提高膨润土与其他无机物或有机物的作用活性。因此，如果在粉碎过程中添加表面活性剂或其他有机化合物，那么机械激活作用可以促进这些有机化合物分子在膨润土矿物表面的化学吸附或化学反应，达到粒度减小和表面有机化的双重目的。

挤压作用则主要体现在钙基膨润土钠化过程中，由于钙基膨润土不易溶于水，常以结晶集合体的形式悬浮于水中，颗粒表面被钠化后会形成一个隔水膜，阻止了颗粒内部钙基膨润土的进--步钠化，而挤压作用可以促进钠化过程的完善。挤压钠化尤其在低级膨润土的升级过程中起着决定性作用，主要原因有以下3点。

①剥片作用在较大剪切力作用下，颗粒之间以及结晶层之间产生相对运动而发生分离，加速了离子运动的速度，增加了膨润土与Na+接触的面积。

②温度作用因挤压摩擦产生大量的热，进一步加速了离子运动的速度，扩大了离子的运动范围，提高了钠化反应的速度。

③断键作用在大的机械力作用下，蒙脱石结构内部的部分化学键遭到破坏，有利于吸附相反电荷的Na+，也有助于钠化反应的进行。

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