高岭石/有机酸插层复合物制备的研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:HillTang00009
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本文在查阅大量文献的基础上,综述了近年来国内外有机/无机纳米复合材料,特别是聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究现状.通过研究发现:插层剂分子的结构中都存在着能够与高岭石内表面羟基或内表面的氧原子形成氢键的基团,例如:-NH2、-C=O、-COO-、-S=O等.而有机酸分子结构中包含羰基、N、O等电负性大的原子,易与高岭石层间离子形成氢键,一方面随着碳链数目的增加,能进一步增大层间距;另一方面有机酸分子单体的插入还可以引发缩聚或加聚,利用聚合反应的聚合热可以更彻底的破坏层状硅酸盐的微米级结构,得到分散性与结合性能更好的纳米复合材料.本文首次成功的将甘氨酸、乳酸插入到了高岭石层间,制备出了高岭石/甘氨酸、高岭石/乳酸插层复合物,并对插层过程中各种影响因素进行了系统研究,总结了有机酸与高岭石进行插层反应的一般规律,为生产聚合物/高岭石纳米复合材料的工艺设计提供理论支持.实验表明:甘氨酸、乳酸可以作为新的插层剂插入高岭石层间,但甘氨酸不能直接插层,必须通过取代法才能插入高岭石层间,而乳酸则可以直接插层;XRD显示甘氨酸有两个衍射峰(1.1nm、1.0nm),这是由于甘氨酸分子构型中N、O原子在其中的相对位置不同所造成的,同侧时为1.1nm,异侧时为1.0nm.而乳酸则有三个特征衍射峰(0.93nm、0.89nm、0.82nm),分别由羰基中0原子和另外两个羟基中的0原子与高岭石层间离子结合方式不同造成的.红外光谱表明氨基酸、羟基酸分子中的N、O原子与高岭石片层间离子形成了氢键.同时通过对插层反应过程各种因素的考察,初步了解到水起到一种催化剂的作用,水的存在有利于有机酸分子插入高岭石的片层间;pH的实验表明,大多数两性物质(如氨基酸、羟基酸)要进行插层反应,应该选择其相应的等电点作为实验的参考点;浓度与搅拌时间的实验证明高岭石插层反应是一种高浓度扩散的机理;温度的实验显示高温对高岭石/有机酸插层复合物有着复杂的影响,热既可以破坏其稳定性,也可以促使单体分子在高岭石层间聚合,这一点对于制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料具有极为重要的现实意义.
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