[发明专利]一种有机硅微乳液改性粘土方法

说明书

技术领域

本发明涉及粘土改性领域，具体是一种有机硅微乳液改性粘土的方法，在粘土矿物资源化利用、粘土-聚合物复合材料等领域具有广阔应用前景。

背景技术

粘土是粘土矿物的集合体，由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。粘土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。粘土资源丰富、成本低廉，是树脂基复合材料的理想填料之一。粘土具有独特的晶层重叠结构，层板上的原子以强烈的共价键相互作用，层间以分子间力作用。由于分子间作用力较弱，在一定条件下，一些极性分子（如水分子）可以通过吸附、插入、夹入、悬挂、柱撑、嵌入等方式进入层间而不破坏其层状结构。然而，晶层间大量水分子的存在不利于单体或聚合物插入粘土片层间，因此，要实现粘土在树脂基复合材料中的应用，必须对粘土进行插层改性。

硅油通常指室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷产品，与大多数单体和聚合物具有良好的相容性。由于粘土层间的亲水性，硅油大分子难以直接进入。硅油微乳液是硅油在水相中形成的分散液，其中的硅油粒径非常细小，一般在10-100nm，有的甚至小于10nm，有利于粘土的插层改性。通过硅油微乳液对粘土进行改性，实现了聚合物与粘土颗粒在分子水平上的复合，大大增加了聚合物与粘土的界面相互作用，使聚合物基复合材料具有卓越的力学性能。迄今为止，尚无有机硅微乳液改性粘土的相关报道。

发明内容

本发明提供了一种有机硅微乳液改性粘土的方法，目的是提高粘土与聚合物基体中的相容性，增强粘土与聚合物之间的相互作用，提高聚合物基粘土复合材料的力学性能并赋予粘土-聚合物复合材料良好的耐水性能。

本发明采用以下技术方案：

一种有机硅微乳液改性粘土的方法，包括以下步骤：

步骤一、在1000～3000转/分钟搅拌速率下将表面活性剂和硅油按质量比1:8～1:2混合搅拌10～100分钟，然后分4～6次加入硅油质量150～550%的蒸馏水，获得有机硅微乳液；

步骤二、在搅拌釜中加入粘土，其中搅拌釜温度为10～80℃，搅拌速率为350～2500转/分钟，同时将步骤一中获得的有机硅微乳液均匀加入到高速分散的粘土中，其中加入的粘土和有机硅微乳液质量比为0.45:1～5.5:1，待有机硅微乳液加入完毕，继续搅拌0.5～2小时，出料后经热处理获得有机硅微乳液改性粘土，其中热处理温度80～200℃，热处理时间为1～5小时。

进一步地，所述表面活性剂为为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，或两类表面活性剂的混合；离子型表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵的一种或几种，非离子型表面活性剂包括山梨坦单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚的一种或几种。

进一步地，所述硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、氨基硅油、羟基硅油、羧基硅油中的一种或几种。

进一步地，步骤一所述的有机硅微乳液制备过程中每次加入蒸馏水的时间间隔为20～60分钟。

进一步地，步骤二所述的粘土包括凹凸棒土、高岭土、蒙脱石土、伊利石土、膨润土中的一种或几种，使用前预先在水中清洗并撇去上层杂质，在100～150℃下烘干，研磨，过100～500目筛。

进一步地，步骤二中所述有机硅微乳液加入方式为雾化喷洒。

本发明的有益效果：本发明提供的方法能够改变粘土的表面极性，使粘土表面形成超疏水层，改善其与聚合物的相容性，提高粘土-聚合物复合材料的耐水性、耐候性和力学性能。本发明对实现粘土资源的高效利用，促进粘土-聚合物复合材料的高性能化具有积极意义。

具体实施方式：

下面采用实施例的方式对本发明有机硅微乳液改性粘土方法作进一步说明，根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明。

实施例1