一種十二烷基硫酸鈉高嶺石插層復(fù)合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及礦物加工領(lǐng)域，具體講，設(shè)及一種十二烷基硫酸鋼高嶺石插層復(fù)合物 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高嶺石作為典型的1:1型層狀娃酸鹽礦物，因其較大的儲量、低廉的價格及天然 的納米尺寸，被廣泛應(yīng)用于造紙、陶瓷、油漆、橡膠、塑料、石油化工等領(lǐng)域。高嶺石層間通過 內(nèi)表面氨鍵相連，導(dǎo)致高嶺石顆粒厚度較大，剝離分散困難，未能顯現(xiàn)其二維片層材料的納 米尺寸效應(yīng)，限制了高嶺石的應(yīng)用效果。
[0003] 1996年James J.化nn巧W高嶺石/二甲基亞諷插層復(fù)合物和高嶺石/N-甲基甲 酷胺插層復(fù)合物為前驅(qū)體，與甲醇按照1 ;20比例混合，在常溫常壓下反應(yīng)7~15天，并每 天更換新鮮甲醇，制備了甲醇/高嶺石復(fù)合物。隨后，Yoshihiko Komori等人研究了甲醇 /高嶺石復(fù)合物與烷基胺、季錠鹽進一步插層的反應(yīng)活性，并成功實現(xiàn)了高嶺石片層的良好 剝離，W至卷曲成埃洛石相，為高嶺石的深加工開創(chuàng)了一條新道路。
[0004] 專利申請201310452738. 7 (CN103482639A) W甲醇插層高嶺石復(fù)合物為前體，與 四了基漠化錠、四了基氯化錠、十二烷基=甲基氯化錠、十四烷基=甲基氯化錠或十八烷基 =甲基氯化錠進一步反應(yīng)，制備了季錠鹽/高嶺石插層復(fù)合物；制得的高嶺石/季錠鹽插層 復(fù)合物的層間距大幅度提高到約4. 2nm。
[0005] 專利申請201310289337. 4(CN103359754A) W甲醇插層高嶺石復(fù)合物為前體，與 正了胺、異丙胺、正己胺、正庚胺、辛胺、苯胺、對甲苯胺、鄰漠苯胺、間硝基苯胺、十二胺、 十六胺或十八胺反應(yīng)，通過磁力攬拌的方式制備得到了高嶺± -胺嫁接體，即胺/高嶺石插 層復(fù)合物。其層間距可隨著插入胺分子大小不同而變化，可達到近6. Onm。
[0006] 專利申請201310280849. 4(CN103359753A) W甲醇插層高嶺石復(fù)合物為前體，與 丫-氨丙基S己氧基硅烷、丫-氨丙基S甲氧基硅烷、3-(2-氨己基）-氨丙基S甲氧基硅烷、 二己締二氨基丙基二甲氧基硅烷、二-(3-二甲氧基甲娃烷基丙基）胺、3-(2-氨己基）-氨 丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基=己氧基硅烷或3-琉丙基=甲氧基硅烷反應(yīng)，將硅烷W 化學(xué)鍵合作用方式嫁接入層內(nèi)，制備了硅烷/高嶺石復(fù)合物；其層間距在2. Onm到5. 9nm之 間。
[0007] 由此可見，目前的長鏈有機物插層高嶺石復(fù)合物多為局限于氨基硅烷、烷基胺、季 錠鹽=大類長鏈有機小分子。實際上，烷基胺與季錠鹽為常見的陽離子型表面活性劑，廣泛 應(yīng)用于殺菌、防粘±膨脹及礦物浮選等方面。但該=類陽離子型表面活性劑對陰離子乳化 體系具有顯著的破乳化作用，其插層的高嶺石復(fù)合物在陰離子乳化體系中的分散性極差， 且破壞了原有的乳化體系，限制了其應(yīng)用范圍。例如在乳液共混法制備高嶺石/橡膠納米 復(fù)合材料時，此=種長鏈有機物插層的高嶺石會引發(fā)了苯橡膠、天然橡膠膠乳的絮凝，插層 高嶺石不能在膠乳中均勻分散，而導(dǎo)致復(fù)合材料性能較差。
[000引鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的首要發(fā)明目的在于提出了十二烷基硫酸鋼高嶺石插層復(fù)合物的制備方 法。
[0010] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于提出了改用該制備方法制備得到的十二烷基硫酸鋼 高嶺石插層復(fù)合物。
[0011] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案為：
[0012] 一種十二烷基硫酸鋼插層高嶺石復(fù)合物的制備方法，包含如下工藝步驟：
[001引 （1)將甲醇/高嶺石插層復(fù)合物與甲醇按照1:1~1:3比例混合，離屯、后除去上清 液，得到糊狀的甲醇/高嶺石插層復(fù)合物；
[0014] 似配制1. 0~1. 5mol/L的十二烷基硫酸鋼去離子水溶液，并攬拌分散；攬拌速 度 300 ~GOOr/min ;
[0015] (3)將糊狀甲醇/高嶺石插層復(fù)合物與十二烷基硫酸鋼水溶液按照1:20~ 1:40g/ml的比例混合，調(diào)抑值至2~4,于室溫下攬拌反應(yīng)24~8化；攬拌速度300~60化/ min ；
[0016] (4)將步驟（3)中得到的反應(yīng)產(chǎn)物離屯、，用甲苯洗漆，室溫下風(fēng)干得到十二烷基硫 酸鋼插層高嶺石復(fù)合物；離屯、轉(zhuǎn)速1200~3600r/min，離屯、時間1~5min。
[0017] 本發(fā)明的第一優(yōu)選技術(shù)方案為；在步驟（2)中，攬拌分散的時間為15~30min。 [001引本發(fā)明的第二優(yōu)選技術(shù)方案為；在步驟（3)中，糊狀甲醇/高嶺石插層復(fù)合物與 十二烷基硫酸鋼水溶液的反應(yīng)時間為24~72小時，優(yōu)選36~72小時。
[0019] 本發(fā)明的第=優(yōu)選技術(shù)方案為；在步驟（4)中，所述的洗漆選自離屯、洗漆、陶瓷膜 洗漆或布氏漏斗淋濾洗漆中的一種。
[0020] 本發(fā)明的第四優(yōu)選技術(shù)方案為；在步驟（4)中，所述的甲苯洗漆為：采用離屯、產(chǎn)物 質(zhì)量2~4倍甲苯洗漆3~5次。
[0021] 本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案為；在步驟（4)中，所述的室溫下風(fēng)干的方法為；將樣 品置于廣口容器中，在室溫下、通風(fēng)廚內(nèi)風(fēng)干至重量不再變化。
[0022] 本發(fā)明還設(shè)及一種十二烷基硫酸鋼插層高嶺石復(fù)合物。該十二烷基硫酸鋼插層高 嶺石復(fù)合物的插層率為60~88% ;高嶺石層間距為3. 32nm。
[0023] 下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的解釋和說明。
[0024] 鏈有機物插層高嶺石在陰離子乳化體系中無法分散且破壞原有乳化體系的難題。 但是高嶺石層間沒有任何可交換的陰陽離子，不能被有機陰陽離子插層，所W很長一段時 間W來，高嶺石插層的研究僅限于二甲基亞諷、尿素、氮甲基甲酯胺等極性小分子。在甲醇 /高嶺石復(fù)合物成功制備之后，研究人員最先嘗試了其與烷基胺的反應(yīng)活性，發(fā)現(xiàn)甲醇/高 嶺石復(fù)合物可被烷基胺插層。季錠鹽與烷基胺結(jié)構(gòu)非常類似，研究人員隨后又嘗試了使用 季錠鹽及氨基硅烷制備了相應(yīng)的高嶺石插層復(fù)合物。但是眾多研究人員沒有意識到的是， 在過去二十余年內(nèi)所有關(guān)于此=大類長鏈小分子插層高嶺石的研究實際上都是局限于陽 離子該個范疇。但陽離子型表面活性劑對陰離子乳化體系具有顯著的破乳化作用，其長鏈 有機物插層高嶺石復(fù)合物在陰離子乳化體系中的分散性極差，且破壞了原有的乳化體系， 限制了其應(yīng)用范圍。例如在乳液共混法制備高嶺石/橡膠納米復(fù)合材料時，此=種長鏈有 機物插層的高嶺石會引發(fā)了苯橡膠、天然橡膠膠乳的絮凝，插層高嶺石不能在膠乳中均勻 分散，而導(dǎo)致復(fù)合材料性能較差。
[0025] 另一方面，在插層過程中，插層劑分子由高嶺石板狀顆粒的側(cè)邊進入，在高嶺石層 間定向排列完成插層。而高嶺石板狀顆粒的側(cè)邊由于存在A1-0及Si-0斷鍵而呈現(xiàn)負電荷， 因此高嶺石極易與陽離子型分子發(fā)生電荷異性相吸，進而完成插層。與之相反，陰離子表面 活性劑由于電荷同性相斥，很難與高嶺石顆粒側(cè)邊發(fā)生接觸，因此插層反應(yīng)難W進行。本發(fā) 明通過調(diào)整插層溶劑、反應(yīng)環(huán)境抑值等參數(shù)，調(diào)整高嶺石的側(cè)邊電荷，使得插層反應(yīng)得W 順利完成。
[0026] 而本發(fā)明的陰離子型高嶺石插層復(fù)合物在催化劑、功能載體、吸附劑、聚合物基復(fù) 合材料，尤其是在陰離子乳化體系中具有巨大的應(yīng)用前景。
[0027] 本發(fā)明的制備工藝主要為；先制備甲醇/高嶺石插層復(fù)合物，可采用現(xiàn)有技術(shù)中 的方法制備；然后用制備得到的甲醇/高嶺石插層復(fù)合物與十二烷基硫酸鋼進行插層，將 十二烷基硫酸鋼的陰離子與甲醇/高嶺石插層復(fù)合物中的甲氧基發(fā)生氨鍵相連接從而制 備得到插層復(fù)合物。
[002引通過對本發(fā)明制備得到的十二烷基硫酸鋼/高嶺石插層復(fù)合物進行X射線衍射和 透射電子顯微鏡檢測，在插層前，甲醇/高嶺石插層復(fù)合物與高嶺石一樣，呈現(xiàn)六方板狀。 但經(jīng)過十二烷基硫酸鋼處理后，六方板狀的邊緣發(fā)生了卷曲，表明了十二烷基硫酸鋼進入 了高嶺石層間，導(dǎo)致了高嶺石片層被剝開，片層厚度在30nm W下。當(dāng)高嶺石的顆粒片層降 低如此薄的時候，其內(nèi)部晶格內(nèi)應(yīng)力凸顯，致使六方板狀卷曲，表明了十二烷基硫酸鋼確實 進入了層間。本發(fā)明的十二烷基硫酸鋼插層高嶺石復(fù)合物的插層率為60~88%，高嶺石層 間距為3. 32皿。
[0029] 說明書附圖
[0030] 圖1實施例1中十二烷基硫酸鋼插層高嶺石復(fù)合物的XRD圖譜，其中A為插層復(fù) 合物峰，B為十二烷基硫酸鋼插層劑峰，C為高嶺石峰；
[003U 圖2實施例1中十二烷基硫酸鋼插層高嶺石復(fù)合物的