[发明专利]一种蒙脱土纳米复合浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒙脱土纳米复合浆料的制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

随着现代科学技术的日新月异，人们对材料提出的要求也日益的广泛和苛刻，单一组分的材料通常已难以满足社会的需要。将两种或两种以上的异质、异形、异性的材料通过一定的工艺组合成复合材料，满足人们在某方面性能的预期要求，已成为开发高性能材料的重要途径。可以说，材料的复合化是当今材料行业发展的主要趋势。复合可以理解为微观尺度上一切体系的相互作用。传统的复合材料是用脚级的颗粒、晶须、纤维等作为填料，用于提高材料的力学性能；而纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料，因为纳米材料具有四大特性:纳米尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应，这使得纳米复合材料在力学、热学、电学和光学等方面具有传统材料无可比拟的优势，具有广阔的应用前景。这也使纳米材料成为本世纪材料科学研究的一个热点与重点。聚合物纳米复合材料是以聚合物为基体，以各种无机纳米填料为分散相的有机一无机纳米复合材料。蒙脱土是中国丰产的一种粘土矿物，属2：l型的层状或片状硅酸盐矿物，即两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片构成单元晶层，其晶层厚度约1nm，平面尺寸约100nm。蒙脱土晶层上下均为氧原子，水分子容易进入晶层之间引起晶格膨胀，在其晶格结构中某些金属原子被化合价不同的其他金属原子取代，尽管其晶格骨架保持不变，但晶体片层产生了负电荷，该负电荷可吸附周围溶液中的阳离子达到电荷平衡，在水溶液中，水化的阳离子进入晶层之间，致使其层间距变大，因此它可以和各种有机阳离子(如烷基铵离子/阳离子表面活性剂)通过离子交换反应来置换其层间原有的水合阳离子，从而使通常亲水的蒙脱土表面疏水化，其交换率与饱和阳离子化合价及插层剂种类相关。当层间距增大到超过晶层之间分子间力作用范围时，蒙脱土发生崩解剥离，生成片层厚度约1nm的无机纳米粒子。无机物层间可交换的阳离子数即阳离子交换容量(CEC)是高分子能否成功插层的一个重要指标。对于PLS纳米复合材料来说，层状硅酸盐最适宜的CEC应为90～120meq/100g，这正是蒙脱土所具有的CEC值。若CEC值过高，将导致无机物片层间库仑力过大，不利于大分子链的插入；反之若CEC值过低，又使无机物不能有效地与聚合物相互作用，难以保证无机物与聚合物基体的相容。蒙脱土因其离子交换容量适中、力学性能优良、价格低廉而成为制备纳米复合材料的首选矿物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对浆料成膜后、浆料膜不够强韧的问题，提供了一种蒙脱土纳米复合浆料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

具体制备步骤为：

（1）取风化煤并球磨过200目筛，得风化煤粉末，按质量比1：10，将风化煤粉末与盐酸搅拌混合并静置活化，过滤得滤饼并洗涤，得洗涤滤饼；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份氨水、1～2份硬脂酸锌和10～15份洗涤滤饼水浴加热，静置冷却至室温，离心分离收集上层清液，滴加硫酸至pH至2.0，静置陈化后，过滤得滤渣，洗涤、干燥制备得改性颗粒；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份环氧氯丙烷、20～30份二乙烯三胺和6～8份改性颗粒搅拌混合、过滤得混合滤饼并洗涤、干燥、球磨、过筛，得改性粉末；

（4）按质量比1:25，将改性粉末与去离子水搅拌混合，超声分散，收集得分散液，按重量份数计，分别称量45～50份分散液、10～15份玉米淀粉、6～8份200目蒙脱土搅拌混合，水浴加热并静置冷却，调节pH至7.0，超声分散，即可制备得一种蒙脱土纳米复合浆料。

步骤（2）所述的氨水为质量分数10％氨水溶液。

步骤（4）所述的调节pH采用的是质量分数1％氢氧化钠溶液。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：