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膨潤土由“土”變成“材料”的5大可控改造技術

來源:發布時間:2020-08-03 14:52:57點擊率:

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膨潤土中蒙脫石具有優異的工藝技術性能和可控改造性,在產品開發中主要深度加工技術包括提純、鈉化、剝離分散、表面改性、插層改性、表面包覆、原位聚合、原位反應、酸活化和合成反應等,以下僅就可控改造技術舉例闡述。

1、剝離分散制備無機溶膠-凝膠

蒙脫石經鈉化處理,吸水后層間域可產生晶格膨脹和滲透膨脹,加以機械分散或超聲分散可使納米片層剝離達到寡層至單層,制成溶膠或凝膠??蓮V泛用于制備各種懸浮劑、凝膠材料和納米復合材料等。

2、有機插層改性

利用蒙脫石的陽離子交換性,可以將有機陽離子包括烷基季銨鹽、烷基胺的鹽酸鹽等插層進入蒙脫石的層間域中,經有機陽離子插層改性的蒙脫石具有親油疏水性、較大的層間距和較大的表面積,被廣泛用作有機凝膠、有機氣體和液體吸附劑、催化劑和催化劑載體及聚合物功能填料等。

3、原位聚合

將季銨鹽陽離子/蒙脫石插層復合物分散在苯胺、吡咯等單體中,通過溶劑化作用,單體可進入到插層復合物層間域的孔隙中,將季銨鹽陽離子/蒙脫石插層復合物層間域進一步撐開,得到苯胺(或吡咯)/蒙脫石插層復合物;加入氧化劑過硫酸銨作為引發劑,可使蒙脫石層間域中的苯胺產生原位聚合反應。利用蒙脫石變大的層間域作為有機單體發生聚合的反應器進行原位聚合反應,所形成的聚苯胺(或聚吡咯)分子受蒙脫石片層的影響而定向排列,達到提高聚合物導電性的目的。

有機單體在蒙脫石層間域原位聚合形成的聚合物,不僅可使蒙脫石結構層實現單層剝離,而且可有效提高復合物的理化性能,在抗靜電、電磁屏蔽、微波吸收、金屬防腐、電致變色和電致流變材料等領域具有廣泛應用。

4、原位系列反應

將氧化鈦前驅體鈦酸丁酯引入到季銨鹽陽離子/蒙脫石插層復合物層間域中,經原位水解、脫羥、成核結晶作用等系列原位反應制備TiO2/蒙脫石納米復合結構材料;以TiOSO4·2H2O為TiO2的前驅體,通過控制蒙脫石懸濁液pH值,使TiOSO4·2H2O水解為聚合羥基鈦陽離子,再通過陽離子交換進入蒙脫石層間域,進一步水解、脫羥、成核結晶作用也可制備TiO2/蒙脫石納米復合結構材料。

在形成納米復合材料過程中,蒙脫石層間域可作為納米反應器使進入其中的物質產生原位反應,不僅可對蒙脫石結構層進行剝離和分散,而且由于蒙脫石結構層對TiO2的結晶長大和相變具有明顯的阻滯作用等,可使所形成的蒙脫石納米復合材料產生新的特殊性質,如形成TiO2/蒙脫石納米復合光催化材料具有更高的耐高溫性等。在光催化降解、抗菌涂料和釉料、有機廢水處理等領域具有廣泛應用。

5、合成反應

通常膨潤土中不僅蒙脫石比表面積大、顆粒細小,而且常含有較多的方石英、長石、沸石或玻璃質(如伴生的珍珠巖)等雜質,雜質礦物的顆粒也非常細小,這導致低品位的膨潤土提純非常困難及難以利用。但可作為原料采用一步常壓法合成沸石礦物,在合成過程中不僅可將蒙脫石轉化為4A沸石和方鈉石,而且也使方石英、長石或其它雜質礦物在合成沸石過程中作為SiO2或Al2O3原料使用,進而為低品位膨潤土的開發利用提供新的途徑。

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