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高岭石有机插层复合物的制备、表征及应用探讨

王万军  
【摘要】:论文在综合分析高岭石有机插层复合物的发展历程、制备工艺、表征方法、应用前景、插层机理等大量文献的基础上,运用现代材料测试技术对以萍乡硬质高岭土为原料的高岭石有机插层复合物的制备、表征及应用进行了全面系统的研究,主要内容如下: 用直接插层法制备了高岭石—乙酸钾、高岭石—二甲基亚砜、高岭石—甲酰胺、高岭石—N-甲基甲酰胺、高岭石—脲、高岭石—水合肼等插层复合物,并进行了表征。 系统研究了高稳定性、多用途的高岭石—乙酸钾插层复合物的插层影响因素,第一次提出了乙酸钾插层的最低浓度阀值为8%;发现制备高插层率复合物的必要条件为保持反应系统处于乙酸钾饱和溶液状态,并确定了插层优化工艺参数;由实验结论还简化了高岭土原料的预处理工艺,为实现工业化生产提供了技术支持。 系统研究了温度对高岭石—二甲基亚砜插层速率的影响,确定的优化工艺参数使插层时间由原来的5~7天缩短到3小时以内,插层效率大为提高;由实验确定的无水乙醇漂洗法,可有效去除高岭石表面吸附的多余二甲基亚砜分子,漂洗后的插层物烘干时间也大幅度缩短。该优化工艺为科学研究和技术应用提供了一种简捷高效的快速制备方法,从而可促进该系列插层复合物的产品开发与理论研究工作。 用置换取代法制备了高岭石—苯甲酰胺、高岭石—甲醇、高岭石—对硝基苯胺、高岭石—聚丙烯酰胺、高岭石—聚乙二醇等插层复合物,并进行了表征。高岭石—甲醇是具有通用性的预插层体,而高岭石—对硝基苯胺则具有二次非线性光学特征,由此确认我国储量丰富的硬质高岭土可以开发功能性材料。 确定了以高岭石—二甲基亚砜为前驱体用熔融法制备高岭石—苯甲酰胺、高岭石—聚乙二醇(PEG20000)插层复合物的最佳插层时间。用扫描电镜和透射电镜对后者的形貌进行了较全面详细的研究,分析表明高岭石被剥离成纳米级的片层。 以高岭石—二甲基亚砜或高岭石—甲酰胺为前驱体,采用丙烯酰胺取代而后加热聚合的方法制备了高岭石—聚丙烯酰胺复合物,实验表明以前者作前驱体的插层效果较好。 综合对比和评价了乙酸钾、水合肼、脲的插层剥片效果。实验结


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