專利名稱：一種無機(jī)蛭石膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蛭石膜的制備領(lǐng)域，特別涉及一種無機(jī)蛭石膜的制備方法。
背景技術(shù)：
蛭石是一種可膨脹的、層間含有水分子和可交換性陽離子的二八面體和三八面體 層狀硅酸鹽礦物，是云母族礦物(金云母或黑云母)風(fēng)化或熱液蝕變的最終產(chǎn)物。在自然狀 態(tài)下它具有云母的尺寸和形狀，具有沸石和某些粘土的離子交換性能。蛭石硬度1-1. 5，一 般來說其物理性質(zhì)與云母類似。比表面積高，表面荷負(fù)電，其特殊的表面性質(zhì)可用于表面吸 附。蛭石的陽離子交換容量為90-100meq/100g。蛭石對油、水及其他液體有較好的吸著能 力，可用于肥料、農(nóng)藥的吸附蛭石惰性、無毒。不著火，不發(fā)煙。灼燒不放有毒氣體。蛭石化 學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不溶于水，PH7-8。蛭石廣泛用于隔熱保溫及輕質(zhì)建材中的重要原因之一。蛭 石一般含有7%左右的晶格層間水，加熱時，它們會以蒸汽形式逸出，促使蛭石結(jié)構(gòu)疏松急 劇膨脹，使體積急速增大5-20倍，成為膨脹蛭石(泡化或發(fā)泡蛭石)，賦于其優(yōu)異的隔熱作 用，且變得更輕。近年來，蛭石在很多方面都有應(yīng)用，特別是在防火隔熱方面，例如，專利CN1094433 中將膨脹蛭石和膨脹珍珠巖、石棉，氧化鎂等組份混合經(jīng)一定處理而制成具有纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu) 的固體材料，這種材料絕熱耐火性能優(yōu)良，抗拉，抗壓強(qiáng)度高。專利CN101560087中將膨化 蛭石與磷酸二氫鋁粘結(jié)劑、氫氧化鋁或P-氧化鋁、納米二氧化硅按一定比例混合經(jīng)一定 條件制成以蛭石為主要原料的耐高溫保溫材料。由于蛭石具有層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)高溫將層間水 份蒸發(fā)制成膨脹蛭石后，比表面積增大，因而具有良好的吸附性能，專利CN101433361中將 蛭石和/或硅藻土制成雙吸劑，可用于吸水，保持食品新鮮，另外，專利CN101723723A將蛭 石和磷等工業(yè)原料混合制成蛭石復(fù)合肥，就是利用了蛭石的吸附作用。但是，所有的這些應(yīng)用主要是使用膨脹蛭石，而蛭石原礦經(jīng)過膨脹進(jìn)而剝分后也 可以制成一些具有獨(dú)特性能的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，該方法采用分子 大小不同的插層劑對蛭石進(jìn)行兩次插層處理，生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡單，成本低；制備的無機(jī)蛭 石膜熱穩(wěn)定性較好，并具有一定柔性，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，包括(1) 一磨蛭石的制備將12. 5 35g/L的生蛭石水分散液加入砂磨儀中，在轉(zhuǎn)速1800 2200r/min下 處理4 8h ；(2)初步膨脹蛭石的制備將一磨蛭石用200目和300目的篩網(wǎng)篩分，取4 8g粒徑小于200目，大于300 目的蛭石進(jìn)行鈉化，即將蛭石加入0. 2 6. 7mol/L的NaCl水溶液中，常壓反應(yīng)，體系溫度室溫 100°C，反應(yīng)時間2 12h，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后充分水洗，將鈉化蛭石加入四甲基溴化銨溶液 中對其進(jìn)行初步膨脹，四甲基溴化銨的用量是蛭石CEC的2 6倍，體系溫度80 100°C， 常壓，空氣氣氛，反應(yīng)時間4 8h，然后離心洗滌至清液中無泡沫為止，此時蛭石為初步膨 脹蛭石；(3) 二次膨脹蛭石的制備將初步膨脹蛭石使用球磨儀處理，400 700r/min下處理1 6h，再次對蛭石進(jìn) 行鈉化，以置換出蛭石片層間殘留的金屬離子和四甲基溴化銨離子，實(shí)驗(yàn)條件與O)中鈉 化條件相同，然后將蛭石加入十六烷基三甲基溴化銨溶液中對其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基 三甲基溴化銨的用量為蛭石CEC的2 6倍，體系溫度為80 100°C，常壓，空氣氣氛，反應(yīng) 時間4 他，然后離心洗滌，至清液中無泡沫為止，此時蛭石為二次膨脹蛭石；(4)剝分蛭石的制備將二次膨脹蛭石使用球磨儀處理，400 700r/min下處理1 6h，再鈉化，條件同 (2)中鈉化條件，目的是置換出蛭石片上吸附的有機(jī)陽離子，試驗(yàn)結(jié)束后離心洗滌蛭石，至 清液中無泡沫為止，此時蛭石為剝分蛭石；(5)純無機(jī)蛭石膜的制備將剝分蛭石沉降，分層，取分層后的蛭石將其配置成蛭石濃度0. 5-3wt%的無水乙 醇/水分散液，然后用NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至8 12，然后使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理分散 液13 40min，干燥成膜。所述步驟(1)中的攪拌速度為1800 2200r/min，時間4 他。所述步驟⑵或(3)在插層前都加入6 110倍于蛭石CEC的NaCl進(jìn)行鈉化，在 常溫 100°C、常壓下攪拌反應(yīng)2 12h，離心洗滌至清液中無Cl_為止。所述步驟(5)中的乙醇/水分散液乙醇與水的體積比為1 1。所述步驟(5)中分層后的蛭石片應(yīng)為單片層或片層很薄，即每片的厚度應(yīng)在20nm 以下，蛭石粒徑為Iym 4μπι。 所述步驟(5)中的NaOH水溶液濃度為1Μ。所述步驟(5)中的烘干溫度為室溫 60°C。有益效果本發(fā)明采用分子大小不同的插層劑對蛭石進(jìn)行兩次插層處理，生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡 單，成本低，處理過程中反應(yīng)比較緩和，安全系數(shù)高；制備的無機(jī)蛭石膜熱穩(wěn)定性較好，并具 有一定柔性，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為未處理蛭石的SEM照片；圖2為無機(jī)蛭石膜的SEM照片，其中(a)為正面，(b)為側(cè)面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1將濃度為33. 3g/L的生蛭石水分散液300ml加入到砂磨儀中，在轉(zhuǎn)速為2000r/min 下處理6h。將得到的一磨蛭石干燥，研磨，然后使用200目和300目的篩網(wǎng)篩分，取4g粒徑小 于200目并大于300目的蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入濃度為1. 5mol/LNaCl溶液150ml 對其進(jìn)行鈉化，NaCl的用量是蛭石CEC的46倍，在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)池，取出蛭石， 離心洗滌至清液中無Cl—為止。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml， 0. 21mol/L的四甲基溴化銨水溶液對其進(jìn)行初步膨脹，四甲基溴化銨的量為蛭石CEC的6 倍，在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)他，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的初步膨脹蛭石使用球磨儀處理，400r/min下2h，取4g經(jīng)球磨儀處理的蛭 石加入250ml三頸燒瓶中，再次鈉化，鈉化條件與本實(shí)例中蛭石第一次鈉化的實(shí)驗(yàn)條件相 同。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml，0. lmol/L的十六烷基三甲基 溴化銨水溶液對其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的量是蛭石CEC的3倍，在100°C、 常壓下，攪拌反應(yīng)他，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的二次膨脹蛭石使用球磨儀進(jìn)行剝分處理，400r/min下處理2h，取4g經(jīng)球 磨儀處理的蛭石加入250ml三頸燒瓶中，最后一次鈉化，鈉化條件與本實(shí)例前兩次鈉化條 件相同，離心洗滌。將得到的剝分蛭石沉降，分層，取一定粒徑，大小均一蛭石的水分散液，將其配置 成重量百分比為0.5%的無水乙醇水(體積比50 50)分散液200ml，然后使用IM的 NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至9，使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理27min，將其倒入干凈的淺口平底容器 中，分散液的厚度控制在5mm左右，置入鼓風(fēng)烘箱，40°C烘干成膜。實(shí)施例2按實(shí)施例1所述方法制備初步膨脹蛭石，然后使用球磨儀處理，700r/min下2h， 沉降3天，取下層蛭石水分散液150ml，蛭石濃度26. 7g/L，置入250ml三頸燒瓶中，加入 8. 76gNaCl其進(jìn)行鈉化，NaCl的用量是蛭石CEC的31倍，在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)濁，取 出蛭石，離心洗滌至清液中無Cl_為止。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml，0. 21mol/L的十六烷基 三甲基溴化銨水溶液對其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的量是蛭石CEC的6倍， 在80°C、常壓下，攪拌反應(yīng)他，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。取4g 二次膨脹蛭 石加入250ml三頸燒瓶中，最后一次鈉化，鈉化條件與本實(shí)例第一段鈉化條件相同，離心洗 滌。將得到的剝分蛭石沉降，分層，取一定粒徑，大小均一蛭石的水分散液，將其配置 成重量百分比為的無水乙醇水(體積比50 50)分散液200ml，然后使用IM的NaOH 水溶液調(diào)節(jié)PH至9，使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理27min，將其倒入干凈的淺口平底容器中， 分散液的厚度控制在3mm左右，室溫干燥成膜。實(shí)施例3按實(shí)施例1所述方法制備初步膨脹蛭石，使用球磨儀處理，400r/min下2h，沉降 3天，取下層蛭石水分散液150ml，蛭石濃度26. 7g/L，置入250ml三頸燒瓶中，加入13. 17gNaCl對其進(jìn)行鈉化，NaCl的用量是蛭石CEC的46倍，在60°C、常壓下，攪拌反應(yīng)12h，取出蛭 石，離心洗滌至清液中無Cl—為止。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加150ml， 0. lmol/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液對其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的量是 蛭石CEC的3倍，在80°C、常壓下，攪拌反應(yīng)8h，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的二次膨脹蛭石使用球磨儀處理，制備剝分蛭石，400r/min下處理2h，取 4g經(jīng)球磨儀處理的蛭石加入250ml三頸燒瓶中鈉化，鈉化條件與本實(shí)例中第一段蛭石鈉化 條件相同。將得到的剝分蛭石沉降，分層，取一定粒徑，并且大小均一蛭石的水分散液，將其 配置成重量百分比為0. 5%的無水乙醇水(體積比50 50)分散液300ml，然后使用IM 的NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至12，使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理40min，倒入干凈的淺口平底容器 中，分散液的厚度控制在5mm左右，置入鼓風(fēng)烘箱，40°C烘干成膜。實(shí)施例4先將濃度為12. 5g/L生蛭石水分散液400ml加入砂磨儀中，2000r/min下，處理 5h。使用200目和300目的篩網(wǎng)篩分一磨蛭石，取4g粒徑小于200目并大于300目的 蛭石加入250ml的三頸燒瓶中，加入150ml，lmol/L的NaCl溶液對其進(jìn)行鈉離子交換，NaCl 的用量是蛭石CEC的31倍，在80°C、常壓下，攪拌反應(yīng)他，取出蛭石，離心洗滌至清液中無 CF為止。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml，0. 21mol/L的四甲基 溴化銨溶液對其進(jìn)行初步膨脹，四甲基溴化銨的量是蛭石CEC的6倍，在80°C、常壓下，攪拌 反應(yīng)他，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的初步膨脹蛭石使用球磨儀處理，700r/min下處理1. 5h，取4g經(jīng)球磨儀處 理的蛭石加入250ml三頸燒瓶中，鈉化，條件與本實(shí)例上段的鈉化條件相同。然后將4g的 鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml，0. 14mol/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液對 其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的量是蛭石CEC的4倍，在100°C、常壓下，攪拌反 應(yīng)6h，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的二次膨脹蛭石使用球磨儀處理，700r/min下處理1. 5h，制備剝分蛭石， 鈉化剝分蛭石，條件與本實(shí)例中前兩次鈉化條件相同。將得到的剝分蛭石沉降，分層，取一定粒徑，大小均一的蛭石的水分散液，將其配 置成重量百分比為0.5%的無水乙醇水(體積比50 50)分散液300ml，然后使用IM的 NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至9，使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理40min，將其倒入干凈的淺口平底容器 中，分散液的厚度控制在5mm左右，置入鼓風(fēng)烘箱，40°C烘干成膜。實(shí)施例5先將20g/L生蛭石水分散液200ml加入到砂磨儀中，2000r/min下，處理4h。將得到的一磨蛭石用200目和300目的篩網(wǎng)篩分，取4g粒徑小于200目并大于 300目的蛭石加入加入250ml的三頸燒瓶中，加入150ml，0. 4mol/L的NaCl溶液對其進(jìn)行 鈉離子交換，NaCl的用量是蛭石CEC的12倍，在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)濁，取出蛭石，離 心洗滌至清液中無Cl—為止。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml， 0. 21mol/L的四甲基溴化銨溶液對其進(jìn)行初步膨脹，四甲基溴化銨的量是蛭石CEC的6倍， 在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)8h，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。
將得到的初步膨脹蛭石使用球磨儀處理，400r/min下處理2h，鈉化蛭石，條件與 本實(shí)例第一段鈉化條件相同。然后將4g的鈉化蛭石加入250ml三頸燒瓶中，加入150ml， 0. 07mol/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液對其進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的量 是蛭石CEC的2倍，在100°C、常壓下，攪拌反應(yīng)8h，取出蛭石，離心洗滌至清液中無泡沫為止。將得到的二次膨脹蛭石使用球磨儀處理制備剝分蛭石，400r/min下處理2h，然后 鈉化，條件與本實(shí)例前兩次鈉化條件相同。將得到的剝分蛭石沉降，分層，取一定粒徑，大小均一蛭石的水分散液，將其配置 成重量百分比為的無水乙醇水(體積比50 50)分散液200ml，然后使用IM的NaOH 水溶液調(diào)節(jié)PH至12，使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理27min，將其倒入干凈的淺口平底容器中， 分散液的厚度控制在3mm左右，室溫干燥成膜。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，包括(1)一磨蛭石的制備將生蛭石加入到水中攪拌混合4 8h，濃度為12. 5 35g/L，得到一磨蛭石；(2)蛭石的鈉化將上述得到的一磨蛭石干燥，研磨，篩分取粒徑小于200目或大于300目的一磨蛭石， 加入到NaCl水溶液中進(jìn)行鈉化，水洗得鈉化蛭石；(3)蛭石的膨脹將鈉化蛭石加入到四甲基溴化銨溶液中進(jìn)行初步膨脹，四甲基溴化銨的用量是蛭石陽 離子交換容量CEC的2 6倍，體系溫度80 100°C，反應(yīng)時間4 8h，離心洗滌，得到初 步膨脹蛭石；將初步膨脹蛭石利用球磨儀球磨1 他后，再次進(jìn)行鈉化，然后將蛭石加入到 十六烷基三甲基溴化銨溶液中進(jìn)行二次膨脹，十六烷基三甲基溴化銨的用量為蛭石CEC的 2 6倍，體系溫度為80 100°C，反應(yīng)時間4 8h，離心洗滌，得到完全膨脹蛭石；(4)蛭石的剝分將完全膨脹蛭石使用球磨儀球磨1 他后，再次進(jìn)行鈉化，以置換出蛭石片上吸附的 有機(jī)陽離子，然后對蛭石進(jìn)行離心洗滌，得到剝分蛭石；(5)無機(jī)蛭石膜的制備將上述得到的剝分蛭石沉降，分層，取分層后的蛭石將其配置成蛭石濃度為0. 5-3wt% 的乙醇/水分散液，然后用NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至8 12，然后使用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理 分散液13 40min，烘干成膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中 沙磨儀的轉(zhuǎn)速為1800-2200r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(2)或(3)或中蛭石的鈉化條件為=NaCl水溶液濃度為0.2 6. 7mol/L，用量是蛭石陽離子 交換容量CEC的6 110倍，鈉化溫度為室溫 100°C、常壓下攪拌反應(yīng)2 12h，離心洗滌 至清液中無Cl-為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)或(4)中球磨儀的轉(zhuǎn)速為400 700r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中 的乙醇/水分散液中乙醇與水的體積比為1 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中 分層后的蛭石粒徑為1 μ m-4 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中 的NaOH水溶液濃度為IM。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中 的烘干成膜溫度為室溫 60°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無機(jī)蛭石膜的制備方法，包括首先使用砂磨儀對其進(jìn)行一磨，烘干，粒徑篩選，然后使用NaCl中的Na+對其進(jìn)行層間金屬離子交換，再分別使用四甲基溴化銨和十六烷基三甲基溴化銨對其進(jìn)行兩次有機(jī)插層；通過行星式球磨儀對插層后蛭石進(jìn)行充分的機(jī)械剝分，最后使用NaCl中的Na+將蛭石層間的有機(jī)離子置換出來，然后充分洗滌，然后將剝分蛭石配置成無水乙醇/水的分散液，最后烘干成無機(jī)蛭石膜的方法。該方法采用分子大小不同的插層劑對蛭石進(jìn)行兩次插層處理，生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡單，成本低；制備的無機(jī)蛭石膜熱穩(wěn)定性較好，并具有一定柔性，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C01B33/44GK102070154SQ20101057566
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者余弘, 劉艷, 張琳萍, 徐紅, 毛志平, 續(xù)通, 鐘毅 申請人:東華大學(xué)