[发明专利]一种十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱石的制备方法

说明书

本发明涉及一种十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱石的制备方法。该方法以钠基蒙脱石为原料，先将蒙脱石与水按一定比例混合，蒙脱石经大量水膨胀后，形成了溶胶产生了丁达尔现象，胶体中的胶粒均为纳米片或纳米颗粒，即形成了纳米化；然后以十六烷基三甲基溴化铵为插层剂，借助机械搅拌通过阳离子交换反应，将十六烷基三甲基溴化铵插层到剥离后的纳米化的钠基蒙脱石层间，从而得到十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱石的制备方法，本发明采用的原料较少且价格低廉，操作时较简单，不仅生产成本低且极大地提高了蒙脱石的机械强度、气体阻隔性、疏水性等性能，所制备的有机蒙脱石可广泛作为防腐领域的缓蚀剂。

(一)技术领域

本发明涉及一种十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱石的制备方法，属于蒙脱石改性技术领域。

(二)背景技术

蒙脱石是一种层状含水的铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由两层硅氧四面体片晶层夹一层铝氧八面体片晶层构成的2:1型层状硅酸盐，四面体与八面体依靠共同氧原子连接，形成0.96nm，宽厚比约100～1000高度有序的准二维晶片，沿c轴方向以一定的间距重叠起来，其特殊的晶胞结构使其表现出优异的离子交换能力、稳定性及吸附性。其层间的Si4⁺、Al3⁺容易被低价的阳离子取代，因此蒙脱石层间表现出负电性，为了达到电荷平衡，其层间吸附有Na⁺、K⁺、Ca⁺、Mg⁺等水合阳离子。

蒙脱石在自然界中储量丰富，价格低廉，目前已应用于冶炼、化工、地探、纺织、陶瓷、医药、环保、纳米材料等诸多领域，实践表明蒙脱石的加入可有效提高各种聚合物的强度、热稳定性、阻燃性、阻隔性能和力学性能等，因此，蒙脱石在聚合物中的应用已逐渐成为蒙脱石的重要应用领域。

虽然聚合物/蒙脱石复合材料在一些领域已有应用，但由于蒙脱石自身堆砌晶体的团聚态和亲水疏油性，使其在聚合物中易团聚难以有效分散，很难均匀地分散于疏水性的聚合物基体中，不利于蒙脱石在聚合物中的插层与剥离，进而大大削减了蒙脱石对聚合物的增强作用。这一削减作用在一定程度上限制了这一复合材料的应用，因此如何制备出在聚合物中有效分散，及增强与聚合物相容性的蒙脱石是急需克服的关键技术问题。

索大鹏等(季铵盐插层钠基蒙脱土的工艺研究[J].硅酸盐通报，2004(4):98-103.)先对原土进行一定的预处理得到钠基蒙脱土，然后将配置好的一定浓度的十六烷基三甲基溴化铵溶液加到一定浓度的蒙脱土悬浮液中，得到改性的有机蒙脱土，且研究了反应温度，反应配比，反应时间和搅拌方式对蒙脱土插层效果的影响，在优化的条件下得到的蒙脱土改性效果较好。

吴选军等(吴选军等.钠基蒙脱石的制备及有机改性研究[J].非金属矿，2008，31(5):1-3.)在天然膨润土中先加入碳酸钠再加入六偏磷酸钠水溶液做分散剂然后经过一系列的离心操作对钙基蒙脱石进行钠化、提纯，然后以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂在稀硫酸的作用下调整溶液的pH值对制备的钠基蒙脱石进行改性，虽然结果表明十六烷基三甲基溴化铵已经插层到蒙脱石层间，但层间距仅仅增加0.69nm，改性效果并不明显。

另外殷雪梅等(有机改性蒙脱土负载镍催化剂的制备及其乙醇水蒸气重整制氢催化性能的研究[D].太原：太原理工大学，2016.)以十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵为改性剂通过水热法对蒙脱石进行改性，结果表明蒙脱石层间距随着碳链的增长和改性剂量的增加而增大，但改性过程的反应时间较长，且改性过程中需要考虑基铵盐的物理吸附，物理吸附以及离子交换吸附的影响。