[发明专利]制备片状Magadiite的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备Magadiite的方法，更具体地说是关于片状形貌的Magadiite的制备方法。

背景技术

Magadiite是一种层状的硅酸盐材料，它可以从自然界矿物中获取，也可以通过人工合成的方法的得到。它的化学式为Na₂O·14SiO₂·10H₂O，其中的Na也可以为其它碱金属元素，比如K，Rb和Cs等，Si也可以部分地被其它元素所取代，一般为三价元素，包括B，Al，Fe和Ga等，x的数值随干燥程度而定，一般在10以下。Magadiite的层间距一般在16?左右，由于其层间距较大，因而可以容许较大的分子在其层间自由进出，其层间的碱金属阳离子能够被质子所交换，从而使其带有酸性。

Magadiite可以通过无有机模板剂的方法合成出来【 Bull. Korean. Chem. Soc., 1995, vol 16, 737】【US 0127297】，但是在无有机模板剂的条件下，晶化时间非常长，通常约为数天至数周，且得到产物中含有过多的杂质，如石英等。

通过使用有机模板剂的方法可以更好地合成出Magadiite，例如专利US 4626421使用碳氢基团取代的尿素或者酰胺作为合成助剂来合成Magadiite。US 7691355使用N,N,N’,N’-tetramethyl-N,N’-dibenzyloctanediammonium为模板剂合成全硅或者含铝的magadiite。US 8021637则使用长链二元醇作为模板剂合成全硅及含铝的Magadiite。

使用聚乙二醇作为模板剂也能获得纯度很高的Magadiite，如文献【Journal of Porous Materials,2003,10,5】使用了聚乙二醇作为模板剂来合成较高纯度的Magadiite。以上方法合成出的产品的微观形貌为一种大晶粒的球状或者花状聚集体。但在实际使用Magadiite作为高分子聚合物的添加剂时，通常希望它为分散的纳米薄片，因为这样才能使纳米层状材料在高分子基体中分散的更为均匀，且接触的更为紧密，从而能更好地增加复合材料的韧性。

通常分散层状硅酸盐材料的方法是通过后处理将一些有机插层剂，文献【Chem. Mater., 1992,4 855】所采用的方法是将十六烷基三甲基溴化铵分子插入到层间，从而促使层板剥离而获得分散的片状小颗粒，但使用这种后处理方法不但增加了工艺的复杂度，而且还增加了经济成本以及额外的废液处理成本。

本发明主要解决现有技术中片状的Magadiite材料都是通过对团聚的Magadiite材料进行复杂的再处理措施来获得的问题，目前尚未见到从水热合成体系中原位获得片状Magadiite材料的文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中片状的Magadiite材料都不能通过原位合成得到、而是需要通过复杂且高成本的再处理措施才能获得，本发明提供一种新的制备片状Magadiite材料的方法，该方法具有合成片状的Magadiite材料简单，且成本较低的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：其中，硅源选自硅溶胶，固体硅胶，气相白炭黑，无定形二氧化硅或有机硅脂中的至少一种；碱性物质A为选自氧化锂，氧化钠、氧化钾、氧化铯，氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化铷和氢氧化铯中的至少一种；碱金属盐S选自碱金属元素的草酸盐、硫酸盐、乙酸盐、硝酸盐、碳酸盐，磷酸盐和卤化物中的至少一种；杂原子Y为Al, B 和Ga中的至少一种；有机物R为冠醚，聚乙二醇和多甘醇二甲醚中的至少一种。

上述技术方案中，混合物的摩尔配比为10SiO₂: （0.001~2.5）Y₂O₃:（0.6~2.4）碱性物质A: (1.0~5.0)有机物R:（1.0~5.0）碱金属盐S: (85~300)H₂O。 混合物在135~175℃下水热晶化12~150小时。有机物R的平均分子量介于200至1000之间。

碱性物质A为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。杂原子Y为Al和B中的至少一种。

碱金属盐S为氟化钠，氯化钠，碳酸钠，乙酸钠，硫酸钠，硝酸钠，草酸钠，氟化钾，氯化钾，碳酸钾，乙酸钾，硫酸钾，硝酸钾和草酸钾中的至少一种。