高岭土插层改性方法

高岭土插层改性方法

根据插层剂和高岭土插层反应的状态不同，高岭土插层反应的方法主要包括液相插层法、蒸发溶剂插层法和机械力化学插层法，以及近年来应用比较活跃的新的插层方法。张生辉(2012)对高岭土插层改性方法进行了详细的分类。

(1)液相插层法液相插层法是高岭土插层改性较早使用的方法和常用方法。液相插层法是插层剂在溶液、乳液或熔融状态下进行的插层反应。按照取代的次数，可将液相插层分为直接插层法、一次取代法、二次取代法等。

直接插层法：一般高岭土的层间距D001=0.72nm，只有几种分子量孝极性较强的小分子能够直接插入其层间，如甲酰胺、甲基甲酰胺(NMF):二甲基亚砜(DMSO)、肼、尿素、乙酸钾、氟化铯等。这些通过直接插层得到的插层复合物通常作为媒介，为大分子插层改性提供可能性，即所谓“预插层体”。

肼对高岭土的插层反应使高岭土的层间距增大，并且形成一种肼-高岭土插层化合物。这种插层反应赋予高岭土以许多新的性质和潜在的应用开发前景。陈祖熊等在2000年研究肼插层茂名高岭土时，发现肼在水溶液中的浓度对插层速率有所影响，还发现存在进行插层反应的较低浓度阈值和理想浓度值。高浓度肼溶液插层高岭土时，除扩展的层间距1.04nm外，还出现一个0.97nm的新层间距。陈祖熊等(2000)还研究了不同结构形态的高岭土――层片状的茂名土和管状结构的苏州土以及高岭土颗粒尺寸对肼插层的影响，发现结构开放程度较小的苏州土较茂名土的肼插层速率和插层度低，并且存在明确的肼的高、低浓度插层阈值，但它们的理想插层肼浓度相同;颗粒尺寸小的高岭土的插层能力比颗粒尺寸大的低，用结晶完整性随颗粒尺寸增大而增大解释了这二现象。因此，肼对高岭土的插层难易应综合考虑高岭土结构的开放程度、层间键力强弱以及结晶的完整性。

一次取代法：主要针对不能直接插入高岭土层间的较大分子，通过置换直接插层得到的预插层体，将大分子插入高岭土层间。如王宝祥等(2003)以二甲基亚砜为前驱体，通过一次取代，夹带人羧甲基淀粉，制备出高岭土/羧甲基淀粉剥离型插层复合微粒。羧甲基淀粉插层引起高岭土片层之间的剥离，高岭土片层在羧甲基淀粉中均匀分散。对于不能直接在水中插层的聚合物大分子或单体，可以选择在醇或酯中进行。

二次取代法：典型例子是聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和高岭土/甲醇插层复合物的置换反应。用甲醇经过一次取代置换高岭土/乙酸铵预插层体中的乙酸铵，形成高岭土/甲醇插层复合物，再用溶解在甲醇溶液中的PVP，二次取代复合物中的甲醇制备得到高岭土/PVP插层复合物。

一般来说，随着取代次数的增多，插层所需时间变长，而且工艺更加烦琐，需要多次插层、固液分离、烘干等步骤。液相插层法的关键在于预插层体的选择，好的预插层体除要有尽量大的d001值外，还应当具有适当的稳定性，即取代插层前，复合物不会很快解体，同时在取代插层时又能够通过化学作用实现脱嵌。

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