[发明专利]带夹层的粘土

说明书

本发明涉及基于粘土和藻类提取物的组合物。

粘土是主要由水合程度或高或低的页片状硅酸盐(层状硅酸盐)构 成的岩石。层状硅酸盐是正硅酸盐阴离子的复合物，其中四面体分享它 们之间的三个氧，而第四个总是指向以此种方式形成的页片(feuillet) 的相同侧。所述结构可以表示为具有两种类型的几何形状的两维组合： 八面体和四面体。三种类型的层状硅酸盐如此定义：

1:1的层状硅酸盐，其页片由一个四面体层毗邻一个八面体层构 成。此种类型的页片的厚度是0.70nm。高龄石是此组中最具代表性的 复合物。

2:1的层状硅酸盐，其页片是由一个八面体层包含在两个四面体 层之间构成。此种类型的页片的厚度是0.96nm。

2:1:1的层状硅酸盐，其页片由层间间隙的水镁石层Mg(OH)₂或 三水铝石层Al(OH)₃构成。此种类型的页片的厚度是1.4nm。

2:1的层状硅酸盐由于它们的结构而具有最有利的特征。页片的 四面体层的空穴(cavité)主要包括硅离子，而八面体层的空穴主要包 括铝离子或镁离子。然而，有多种取代可以发生在不同的层中。硅离子 由三价阳离子取代。铝离子或镁离子由三价或二价离子取代。这些取代 作用将过剩的负电荷引入到该页片中。它由在页片间隙(espace interfoliaire)存在的阳离子补偿。这些阳离子可以交换其它的无机 来源或有机来源的阳离子。页片间隙的厚度于是可以根据预定的用途来 调整。已有不同的方法用于改进层状硅酸盐的结构：

——搭桥法：两步骤处理，首先用聚阳离子(基于铝[Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂)]⁷⁺(Diddams P.A，Thomas，J.M.，Jones W.，Ballantine J.A. 和Purnell，J.(1984).，Chem.Soc.Chem.Commun，106，1340)，基 于锆((Zr₄(OH)₁₂(H₂O)₁₂⁴⁺，(Yamanaka S.和Brindley G.W.(1979)粘土 和粘土矿物，27，119.)取代页片间的阳离子，然后在一定温度下煅烧所 得到的复合物，该一定温度足以将聚阳离子转变为拟氧化物(pseudo -oxydes)的颗粒。由该方法所得的桥接层状硅酸盐(phyllosilicate pontés)(也称为柱状层状硅酸盐(phyllosilicate àpilier)) 是两维多孔的固体，具有宽范围的孔径(1.5至10.0nm)并且具有同时 与页片和柱(pilier)的酸性位点相关的重要的催化活性。

——将亲水的层状硅酸盐转变为亲有机质的层状硅酸盐(A.Weiss (1963)Angew.Chem.Internat.Edit.，2，134)。该处理包括通过 离子交换将有机阳离子(比如，式CH₃-(CH₂)_n-NH₃⁺的烷基铵离子，其中 n为1至20)引入层间间隙。在此情况下，层间间隙的厚度同时取决于 层状硅酸盐的性质、电荷的位置以及存在于碳链中的碳原子的数量。这 些亲有机质的层状硅酸盐变得可与聚合物基质并存，并且作为填料用于 聚合物中。目前有三种类型的层状硅酸盐-聚合物的复合物(Alexandre， M.和Dubois P.(2000)，Mater.Sci.En.，28，1)。

●称为微米复合物(microcomposite)的复合物，其中，聚合物 没有透入到层状硅酸盐的层间间隙。层状硅酸盐起强化作用。

●带夹层的纳米复合物，其中，聚合物插入在页片之间。

●剥落的纳米复合物(nanocomposite exfoliés)，其中纳米大 小的页片全部分散在聚合物基质中，如此形成微小尺度 (échelle microscopique)的整体结构(structure monolithique)。

只要层状硅酸盐-聚合物的相互作用处于最大的情况，则剥落的纳 米复合物是特别有利的，在此种情况下，页片的整个表面都是可用的。 如此，机械特征、耐火性、热稳定性和阻隔性(barrière)(气体、烃 的透过性)可得以改进。