專利名稱：含硅剝離型有機(jī)蒙脫土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種剝離型有機(jī)蒙脫土及其制備方法。
技術(shù)背景納米技術(shù)及納米材料科學(xué)是一門正在迅速發(fā)展的技術(shù)和材料科學(xué)。由 于納米材料體系具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，應(yīng)用前景廣闊，而且涉及到原子物 理、膠體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和表面、界面科學(xué)等多種學(xué)科，在實(shí)際應(yīng)用和理論上都具有極大的研究價(jià)值，被譽(yù)為"21世紀(jì)最有前途的 材料"。目前，納米技術(shù)已滲透到人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，使得許多傳統(tǒng)產(chǎn) 品得到改進(jìn)。蒙脫土又稱微晶高嶺土，是膨潤土的主要成份。適宜的離子 交換容量、優(yōu)良的力學(xué)性能及低廉的價(jià)格，使得蒙脫土成為制備納米復(fù)合 材料的首選礦物。蒙脫土是片層狀結(jié)構(gòu)，層間距約lnm,層間是水合的Na+、 <^2+等，可交換無機(jī)陽離子，需要進(jìn)行離子交換，用有機(jī)陽離子(即插層 劑)去改變蒙脫土片層的極性，降低硅酸鹽片層的表面能，以增加兩相間 的親和性。但是幾乎有關(guān)蒙脫土有機(jī)化改性的都是采用脂肪族烴鏈的垸基 季銨鹽，并且得到的幾乎都是插層型有機(jī)蒙脫土。目前，采用硅類表面活性劑作為插層劑改性無機(jī)蒙脫土的較為少見。由 于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能，具有表面張力 低、耐高低溫、耐氧化穩(wěn)定性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理 惰性等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、運(yùn)輸、化工、 紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè)。趙春貴等(趙春貴，陽明書，馮猛.氯硅垸改性蒙脫土的制備與性能.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2003，24(5):928~931)采用 氯硅垸改性蒙脫土，改性后的蒙脫土顆粒與片層間的相互作用力得到極大 降低，在水中和甲苯中的分散性較好，并且其層間距為從0.99nrn提高到 1.41nm，但仍然為插層型有機(jī)蒙脫土，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種含硅剝離型有機(jī)蒙脫土及其制 備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。本發(fā)明的含硅剝離型有機(jī)蒙脫土的制備方法，包括如下步驟(1) 將有機(jī)化插層劑和無機(jī)蒙脫土的混合物加入體積濃度為30 50% 的乙醇水溶液，在80 90。C下反應(yīng)l~2h;有機(jī)化插層劑的加入量為乙醇水溶液體積的40~60%; 乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為l~6g/ml;所說的有機(jī)化插層劑選自羥甲基十二垸基氯化銨，胺基甲基十八烷基 氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二垸基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八垸基 氯化銨等；所說的無機(jī)蒙脫土，可采用商業(yè)化的產(chǎn)品，如浙江豐虹粘土有限公司 生產(chǎn)的SMP牌號的產(chǎn)品；(2) 在步驟(1)的產(chǎn)物中加入硅油，卯 100。C下反應(yīng)l 2h，然后從 反應(yīng)產(chǎn)物中收集所述的硅剝離型有機(jī)蒙脫土；硅油的加入量為乙醇水溶液體積的10~30%;所述硅油為含氫硅油、甲基含氫硅油、乙基含氫硅油或羥基含氫硅油等。本發(fā)明是利用含氫硅油分子中存在的一定數(shù)量的比較活潑的Si-H鍵，在一定的溫度下與氨基、羥基等親水基團(tuán)反應(yīng)，利用所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱 使蒙脫土呈片層狀剝離開來，形成剝離型有機(jī)蒙脫土。所制備的剝離型有機(jī)蒙脫土，其優(yōu)點(diǎn)在于，可直接應(yīng)用于包括硅橡膠在內(nèi)的聚合物加工工藝中，無需繁瑣的溶液或熔融插層；片層的粒徑分布 均勻，且粒徑分布范圍為50 卯nm;制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低、易于實(shí) 施。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1配制體積濃度為30%的乙醇水溶液，升溫至7(TC，加入羥甲基十二垸 基氯化銨和無機(jī)蒙脫土，在8(TC下反應(yīng)2h;羥甲基十二垸基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的40%; 乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為1 g/ml; 加入含氫硅油，于90。C反應(yīng)2h;含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的10%;產(chǎn)物水洗后，于8(TC保溫3h,即為本發(fā)明的剝離型納米級有機(jī)蒙脫土。 產(chǎn)物的平均粒徑見表l。實(shí)施例2配制體積濃度為35%的乙醇水溶液，升溫至72。C，加入胺基甲基十八 垸基氯化銨和無機(jī)蒙脫土，在82'C下反應(yīng)1.8h;胺基甲基十八烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的45%; 乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為2 g/ml; 加入甲基含氫硅油，于92'C反應(yīng)1.8h; 甲基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的15%;產(chǎn)物水洗后，于82。C保溫2.5h，即為本發(fā)明的剝離型納米級有機(jī)蒙脫 土。產(chǎn)物的平均粒徑見表l。實(shí)施例3配制體積濃度為40%的乙醇水溶液，升溫至75'C;加入雙(2-羥乙基) 甲基十二烷基氯化銨和無機(jī)蒙脫土，在85。C下反應(yīng)1.5h;雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的50%; 乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為3 g/ml; 加入乙基含氫硅油，于95'C反應(yīng)1.5h; 乙基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的20%; 產(chǎn)物水洗后，于85。C保溫2h，即為本發(fā)明的剝離型納米級有機(jī)蒙脫土。 產(chǎn)物的平均粒徑見表l。實(shí)施例4配制體積濃度為45%的乙醇水溶液，升溫至78。C;加入雙(2-胺基) 甲基十八垸基氯化銨和無機(jī)蒙脫土，在88'C卞反應(yīng)L2h;雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的55%;乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為5 g/ml;加入羥基含氫硅油，于98。C反應(yīng)1.2 h;羥基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的25%;產(chǎn)物水洗后，于88。C保溫l,5h,即為本發(fā)明的剝離型納米級有機(jī)蒙脫 土。產(chǎn)物的平均粒徑見表l。實(shí)施例5配制體積濃度為50%的乙醇水溶液，升溫至8(TC;加入羥甲基十二烷 基氯化銨和無機(jī)蒙脫土，在9(TC下反應(yīng)lh;羥甲基十二垸基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的60%;乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為6 g/ml;加入含氫硅油，于100'C反應(yīng)lh; 含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的30%;產(chǎn)物水洗后，于卯'C保溫lh,即為本發(fā)明的剝離型納米級有機(jī)蒙脫土。產(chǎn)物的平均粒徑見表l。表l樣品的平均粒徑實(shí)施例平均粒徑(nm)1502603704805卯權(quán)利要求
1.含硅剝離型有機(jī)蒙脫土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將有機(jī)化插層劑和無機(jī)蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液反應(yīng)；所說的有機(jī)化插層劑選自羥甲基十二烷基氯化銨，胺基甲基十八烷基氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入硅油反應(yīng)，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集所述的硅剝離型有機(jī)蒙脫土。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，乙醇水溶液的體積濃度 為30 50%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，有機(jī)化插層劑的加入量 為乙醇水溶液體積的40~60%;乙醇水溶液中無機(jī)蒙脫土的濃度為1~6 g/ml。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(1)的產(chǎn)物中 加入硅油，90 10(TC下反應(yīng)l~2h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，硅油的加入量為乙醇水 溶液體積的10 30%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅油為含氫硅油、 甲基含氫硅油、乙基含氫硅油或羥基含氫硅油。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將有機(jī)化插層劑和無機(jī) 蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液，在80 卯'C下反應(yīng)l~2h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述方法制備的含硅剝離型有機(jī)蒙脫土。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含硅剝離型有機(jī)蒙脫土及其制備方法，制備方法，包括如下步驟(1)將有機(jī)化插層劑和無機(jī)蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液反應(yīng)；所說的有機(jī)化插層劑選自羥甲基十二烷基氯化銨，胺基甲基十八烷基氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入硅油反應(yīng)，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集所述的硅剝離型有機(jī)蒙脫土。所制備的剝離型有機(jī)蒙脫土，可直接應(yīng)用于包括硅橡膠在內(nèi)的聚合物加工工藝中，無需繁瑣的溶液或熔融插層；片層的粒徑分布均勻，且粒徑分布范圍為50～90nm；制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低、易于實(shí)施。
文檔編號C01B33/00GK101575099SQ200910052859
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者科 楊, 王錦成 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)