[发明专利]一种有机酸盐插层改性蒙脱土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蒙脱土改性的技术领域，具体涉及一种有机酸盐插层改性蒙脱土的制备方法。

背景技术

蒙脱土是一种阳离子型的黏土，其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两层硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构。正是这种特殊的结构使蒙脱土表面呈负电性、并且能够进行较强的阳离子交换等。但是由于蒙脱土片层表面强烈的亲水疏油性，不利于其在有机相中分散以及被有机相润湿，在制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料时，通常需要对蒙脱土进行有机改性。目的就在于降低表面能，使蒙脱土层间由亲水性变为亲油性，同时使其层间距增大，有利于高分子链或单体进入层间，从而制备出剥离形式的纳米复合材料。

在蒙脱土的改性过程中，最常用的的有机改性剂是阳离子改性剂、阴离子改性剂、聚合物单体和偶联剂等。在目前的研究中，多用有机阳离子表面活性剂为改性剂，最常用的有机阳离子改性剂为季铵盐和季膦盐。但是由季铵盐或季膦盐改性的有机蒙脱土在实际应用过程中会有一些缺陷。比如，季铵盐在170℃～180℃以上就开始分解，因此用季铵盐改性的蒙脱土不能用于高温环境；季膦盐在水中的溶解度较低，采用水洗的方法除去季膦盐比较困难。此外，用季铵盐和季膦盐改性蒙脱土的成本也较高。

相比于采用有机阳离子改性剂改性蒙脱土而言，用阴离子表面活性剂为改性剂的报道甚少。但是有机改性蒙脱土的相关性能主要与有机改性蒙脱土层间距大小、有机插层剂碳链的长短和性质有关，因此阴离子型有机蒙脱土也是改性蒙脱土中不可缺少的一种类型。在水介质中，阴离子通过离子交换及离子对层间带有负电荷的蒙脱土进行吸附，同时表面活性剂的碳氢键可以与蒙脱土层间非极性较强的质点发生范德华引力而吸附，此时蒙脱土层间负电荷密度由于吸附了负离子而增加，这样层间的斥力也相应增加，从而扩大了层间距。

目前已经成功插层的有机阴离子，包括磺酸盐，羧酸盐等。目前已见报道的有：陈海群[陈海群，李英勇，朱俊武等.十二烷基磺酸钠改性蒙脱土的制备与表征[J].无机化学学报，2004，20(3)：251-255.]等人用十二烷基磺酸钠改性蒙脱土，发现其效果要优于常用的十六烷基三甲基溴化铵，且成本要更低。周永红(专利号：CN201210046490.X)等人将蓖麻油酸钠盐成功插层于蒙脱土片层中。中国专利(专利号：CN200710027154)公开了有机酸膨润土及其制备方法，是以碱性钙基蒙脱土和有机酸作为原料，在有机脱水溶剂中反应并分水后制得。郭宝春(专利号：CN200310112129.3)等人用酸化的有机改性剂改性层状硅酸盐使硅酸盐层间距增大，其中酸化的有机改性剂是指酸化的两性咪唑啉衍生物、表面活性甜菜碱以及卵磷脂类表面活性剂。但是，关于采用过渡金属离子的无机盐和有机酸盐依次改性蒙脱土的研究还未见报道。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的问题而提出了一种有机酸盐插层改性蒙脱土的制备方法，该方法操作简便，可有效打开蒙脱土的层间距。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

提供一种有机酸盐插层改性蒙脱土的制备方法，它的制备步骤如下：

1)向去离子水中加入蒙脱土粉末，充分搅拌得到均匀的分散液，用稀盐酸调节溶液的pH为酸性，控制温度为室温～100℃，按无机盐与蒙脱土0.1～3.0CEC(CEC为蒙脱土的阳离子交换容量)的配比，向反应容器中加入一定量的无机盐，充分反应并冷凝回流5min～4h，得到均匀的悬浮液；

2)采用离心、过滤或旋蒸的方法将步骤1)得到的产物中的溶剂除去，得到沉淀物，用去离子水、乙醇多次洗涤。将得到的产物干燥、研磨、过筛，即可制得一次改性蒙脱土；

3)向去离子水中加入步骤2)得到的一次改性蒙脱土粉末，充分搅拌得到均匀的分散液，控制反应温度为室温～100℃，按有机酸盐与蒙脱土0.1～4.0CEC(CEC为蒙脱土的阳离子交换容量)的配比，向反应容器中加入一定量的有机酸盐，充分反应并冷凝回流5min～4h，得到均匀的悬浮液；

4)采用离心、过滤或旋蒸的方法将步骤3)得到的产物中的溶剂除去，得到沉淀物，用去离子水、乙醇多次洗涤。将得到的产物干燥、研磨、过筛，即可制得二次改性蒙脱土。

上述步骤1)中，所用的蒙脱土可以为天然或改性后的钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、锂基蒙脱土、镁基蒙脱土等；蒙脱土与去离子水的质量比为1g：20～100ml；所用的盐酸溶液浓度为1mol/L；所述的溶液调节后的pH为1.00～5.00。