[发明专利]一种羧甲基纤维素钠插层改性蒙脱土的制备方法

说明书

本发明涉及一种羧甲基纤维素钠插层改性蒙脱土的制备方法，属于纳米材料技术领域。它是由以下步骤制备得到：1)先向蒙脱土悬浮液中加入0.1～3.0CEC配比的无机盐，发生离子交换反应；通过离心、过滤或旋蒸将产物中的溶剂除去，产物用去离子水、乙醇多次洗涤，干燥、研磨、过筛后，制得一次改性蒙脱土。2)再向一次改性蒙脱土的悬浮液中加入0.1～4.0CEC配比的阴离子改性剂羧甲基纤维素钠；通过离心、过滤或旋蒸将产物中的溶剂除去，产物用去离子水、乙醇多次洗涤，干燥、研磨、过筛后，制得二次改性蒙脱土。本发明操作简便，成本低，能有效打开蒙脱土的层间距；所制备的二次改性蒙脱土不仅具有催化性能，且能提高聚合物的热稳定性与阻燃性能。

技术领域

本发明涉及蒙脱土改性的技术领域，具体涉及一种羧甲基纤维素钠插层改性蒙脱土的制备方法。

背景技术

纤维素是地球上最古老而丰富的天然高分子，是人类取之不尽、用之不竭的可再生资源。它是一种结构复杂的多糖类化合物，是由8000至10000个葡萄糖残基通过β-1，4-糖苷键连接而成。正是这种结构使其具有抗菌性、吸附性及多种生物活性。羧甲基纤维素钠(CMC)是纤维素衍生物中最常见的一种阴离子型纤维素醚类，易溶于水、耐受高温。

蒙脱土在我国储量丰富、价格低廉。它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决定了蒙脱土具有许多优良并且可被利用的物理和化学性质，比如吸水膨胀性、可塑性、离子交换性和热稳定性等。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，用阴离子改性剂改性蒙脱土的报道甚少。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。

目前已经成功插层的有机阴离子，包括磺酸盐，羧酸盐等。关于天然高分子/粘土复合材料的研究，以阴离子纤维素醚作为改性剂来改性蒙脱土的报道较少。莫尊理(专利号：CN200610043043.3)等人采用秸秆纤维素和有机蒙脱土制得秸秆纤维/蒙脱土纳米复合材料，相比于传统材料，具有优异的弹性、耐热性以及可加工性。王喜明(专利号：CN201110316169.4)等人通过将木质纤维素和钙基蒙脱土结合制备得到的染料废水吸附剂，价格低廉、原料来源丰富、对环境友好不造成二次污染。邱海霞[邱海霞，于九皋，林通.羧甲基纤维素钠蒙脱土纳米复合膜的制备及性能[J].高分子学报，2004，1(3)：419-423.]等人采用羧甲基纤维素钠和钠基蒙脱土通过溶液法制备出了剥离型羧甲基纤维素钠/蒙脱土纳米复合薄膜。但是，关于采用过渡金属离子的无机盐和羧甲基纤维素钠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羧甲基纤维素钠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。

提供一种羧甲基纤维素钠插层改性蒙脱土的制备方法，它的制备步骤如下：