[发明专利]层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料及制备方法。制备步骤如下：1)取季铵盐类表面活性剂置于挥发性有机溶剂当中，搅拌至完全溶解；2)将层状矿物加水清洗，然后过滤或离心脱水，烘干；3)向冷却的层状矿物中加入季铵盐类表面活性剂溶液混合，搅拌均匀后将混合物在高剪切研磨机中研磨；4)清洗研磨物，去除研磨物表面多余的季铵盐类表面活性剂；5)将脱水后的物料烘干，冷却。本发明采用间接法成功将季铵盐类表面活性剂插层到滑石中，增加了滑石的附加值，制备的产品在吸附、功能性涂料领域能取代滑石，显著提高了滑石对于亲水性物质的吸附能力，其吸附效果远高于其他同类产品，成本低廉并且具有更高的化学活性。

技术领域

本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种层状矿物与一种季铵盐类表面活性剂插层复合材料及其制备方法。

背景技术

滑石经过提纯处理之后，减少了原滑石的有害杂质，提高了其使用的安全性，在材料涂层、中药方面具有广泛用途。但滑石的亲油性表面，限制了其对于亲水性物质的吸附及去除效果。低成本的制备技术和改性技术是扩大滑石材料应用领域的有效途径。也有人尝试通过季铵盐类表面活性剂改性天然矿石，但普遍采用表面改性技术，其改性之后的产品吸附效果达不到产业要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供了一种层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料及其制备方法。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料，该复合材料是在矿物的结晶结构层之间插入季铵盐类表面活性剂所制成。

作为优选，制备步骤如下：

1)取季铵盐类表面活性剂置于挥发性有机溶剂当中，搅拌至完全溶解，制得季铵盐类表面活性剂溶液；

2)将层状矿物加水清洗，然后过滤或离心脱水；重复清洗若干次后，于60至80℃烘干；

3)向冷却至室温后的层状矿物中加入季铵盐类表面活性剂溶液混合，其中层状矿物与季铵盐类表面活性剂的重量比为1：0.2～0.5，搅拌均匀后将混合物在高剪切研磨机中研磨1至2小时；

4)向研磨物中加水，搅拌清洗后抽滤脱水，去除研磨物表面多余的季铵盐类表面活性剂；

5)脱水后的物料在60至80℃烘干，冷却至室温，所得产物即为层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料。

作为优选，所述的层状矿物为滑石、蛭石、蒙脱石。

作为优选，所述的挥发性有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇。

作为优选，所述的季铵盐类表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、N,N二甲基十二烷基胺。

作为优选，所述的高剪切研磨机为球磨机、辊磨机、棒磨机、珠磨机中的一种。

作为优选，步骤4)中，每次清洗时，向研磨物中加3至5倍水搅拌均匀，搅拌2～4小时，再进行抽滤脱水；重复清洗4次。

层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料是在矿物的结晶结构层之间插有季铵盐类表面活性剂所形成的一种复合材料，其XRD的层间距变大，证明该季铵盐类表面活性剂插入了层状矿物层间，而不是简单的表面改性。

低成本的制备技术是本发明的特色，先利用研磨过程的机械-化学力，将溶解后的季铵盐类表面活性剂插入层状矿物的结晶结构层，再通过烘干，使季铵盐类表面活性剂在层间保留下来，从而增加了滑石的亲水性。通过本发明制备的层状矿物与季铵盐类表面活性剂插层复合材料在吸附、功能性涂料领域能取代滑石，显著提高了滑石对于亲水性物质的吸附能力，其吸附效果远高于其他同类产品，成本低廉并且具有更高的化学活性。