專利名稱：含硅剝離型有機蒙脫土及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種剝離型有機蒙脫土及其制備方法。
技術背景納米技術及納米材料科學是一門正在迅速發展的技術和材料科學。由 于納米材料體系具有許多獨特的性質，應用前景廣闊，而且涉及到原子物 理、膠體化學、配位化學、化學反應動力學和表面、界面科學等多種學科，在實際應用和理論上都具有極大的研究價值，被譽為"21世紀最有前途的 材料"。目前，納米技術已滲透到人類生活和生產的各個領域，使得許多傳統產 品得到改進。蒙脫土又稱微晶高嶺土，是膨潤土的主要成份。適宜的離子 交換容量、優良的力學性能及低廉的價格，使得蒙脫土成為制備納米復合 材料的首選礦物。蒙脫土是片層狀結構，層間距約lnm,層間是水合的Na+、 <^2+等，可交換無機陽離子，需要進行離子交換，用有機陽離子(即插層 劑)去改變蒙脫土片層的極性，降低硅酸鹽片層的表面能，以增加兩相間 的親和性。但是幾乎有關蒙脫土有機化改性的都是采用脂肪族烴鏈的垸基 季銨鹽，并且得到的幾乎都是插層型有機蒙脫土。目前，采用硅類表面活性劑作為插層劑改性無機蒙脫土的較為少見。由 于有機硅獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力 低、耐高低溫、耐氧化穩定性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理 惰性等優異特性，廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、 紡織、食品、輕工、醫療等行業。趙春貴等(趙春貴，陽明書，馮猛.氯硅垸改性蒙脫土的制備與性能.高等學校化學學報，2003，24(5):928~931)采用 氯硅垸改性蒙脫土，改性后的蒙脫土顆粒與片層間的相互作用力得到極大 降低，在水中和甲苯中的分散性較好，并且其層間距為從0.99nrn提高到 1.41nm，但仍然為插層型有機蒙脫土，限制了其在工業上的應用。 發明內容本發明需要解決的技術問題是公開一種含硅剝離型有機蒙脫土及其制 備方法，以克服現有技術存在的缺陷。本發明的含硅剝離型有機蒙脫土的制備方法，包括如下步驟(1) 將有機化插層劑和無機蒙脫土的混合物加入體積濃度為30 50% 的乙醇水溶液，在80 90。C下反應l~2h;有機化插層劑的加入量為乙醇水溶液體積的40~60%; 乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為l~6g/ml;所說的有機化插層劑選自羥甲基十二垸基氯化銨，胺基甲基十八烷基 氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二垸基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八垸基 氯化銨等；所說的無機蒙脫土，可采用商業化的產品，如浙江豐虹粘土有限公司 生產的SMP牌號的產品；(2) 在步驟(1)的產物中加入硅油，卯 100。C下反應l 2h，然后從 反應產物中收集所述的硅剝離型有機蒙脫土；硅油的加入量為乙醇水溶液體積的10~30%;所述硅油為含氫硅油、甲基含氫硅油、乙基含氫硅油或羥基含氫硅油等。本發明是利用含氫硅油分子中存在的一定數量的比較活潑的Si-H鍵，在一定的溫度下與氨基、羥基等親水基團反應，利用所產生的化學反應熱 使蒙脫土呈片層狀剝離開來，形成剝離型有機蒙脫土。所制備的剝離型有機蒙脫土，其優點在于，可直接應用于包括硅橡膠在內的聚合物加工工藝中，無需繁瑣的溶液或熔融插層；片層的粒徑分布 均勻，且粒徑分布范圍為50 卯nm;制備工藝簡單、生產成本低、易于實 施。
具體實施方式
實施例1配制體積濃度為30%的乙醇水溶液，升溫至7(TC，加入羥甲基十二垸 基氯化銨和無機蒙脫土，在8(TC下反應2h;羥甲基十二垸基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的40%; 乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為1 g/ml; 加入含氫硅油，于90。C反應2h;含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的10%;產物水洗后，于8(TC保溫3h,即為本發明的剝離型納米級有機蒙脫土。 產物的平均粒徑見表l。實施例2配制體積濃度為35%的乙醇水溶液，升溫至72。C，加入胺基甲基十八 垸基氯化銨和無機蒙脫土，在82'C下反應1.8h;胺基甲基十八烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的45%; 乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為2 g/ml; 加入甲基含氫硅油，于92'C反應1.8h; 甲基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的15%;產物水洗后，于82。C保溫2.5h，即為本發明的剝離型納米級有機蒙脫 土。產物的平均粒徑見表l。實施例3配制體積濃度為40%的乙醇水溶液，升溫至75'C;加入雙(2-羥乙基) 甲基十二烷基氯化銨和無機蒙脫土，在85。C下反應1.5h;雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的50%; 乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為3 g/ml; 加入乙基含氫硅油，于95'C反應1.5h; 乙基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的20%; 產物水洗后，于85。C保溫2h，即為本發明的剝離型納米級有機蒙脫土。 產物的平均粒徑見表l。實施例4配制體積濃度為45%的乙醇水溶液，升溫至78。C;加入雙(2-胺基) 甲基十八垸基氯化銨和無機蒙脫土，在88'C卞反應L2h;雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的55%;乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為5 g/ml;加入羥基含氫硅油，于98。C反應1.2 h;羥基含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的25%;產物水洗后，于88。C保溫l,5h,即為本發明的剝離型納米級有機蒙脫 土。產物的平均粒徑見表l。實施例5配制體積濃度為50%的乙醇水溶液，升溫至8(TC;加入羥甲基十二烷 基氯化銨和無機蒙脫土，在9(TC下反應lh;羥甲基十二垸基氯化銨的加入量為乙醇水溶液體積的60%;乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為6 g/ml;加入含氫硅油，于100'C反應lh; 含氫硅油的加入量為乙醇水溶液體積的30%;產物水洗后，于卯'C保溫lh,即為本發明的剝離型納米級有機蒙脫土。產物的平均粒徑見表l。表l樣品的平均粒徑實施例平均粒徑(nm)1502603704805卯權利要求
1.含硅剝離型有機蒙脫土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將有機化插層劑和無機蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液反應；所說的有機化插層劑選自羥甲基十二烷基氯化銨，胺基甲基十八烷基氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨；(2)在步驟(1)的產物中加入硅油反應，然后從反應產物中收集所述的硅剝離型有機蒙脫土。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，乙醇水溶液的體積濃度 為30 50%。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，有機化插層劑的加入量 為乙醇水溶液體積的40~60%;乙醇水溶液中無機蒙脫土的濃度為1~6 g/ml。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(1)的產物中 加入硅油，90 10(TC下反應l~2h。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，硅油的加入量為乙醇水 溶液體積的10 30%。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅油為含氫硅油、 甲基含氫硅油、乙基含氫硅油或羥基含氫硅油。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將有機化插層劑和無機 蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液，在80 卯'C下反應l~2h。
8. 根據權利要求1 7任一項所述方法制備的含硅剝離型有機蒙脫土。
全文摘要
本發明提供了一種含硅剝離型有機蒙脫土及其制備方法，制備方法，包括如下步驟(1)將有機化插層劑和無機蒙脫土的混合物加入乙醇水溶液反應；所說的有機化插層劑選自羥甲基十二烷基氯化銨，胺基甲基十八烷基氯化銨，雙(2-羥乙基)甲基十二烷基氯化銨或雙(2-胺基)甲基十八烷基氯化銨；(2)在步驟(1)的產物中加入硅油反應，然后從反應產物中收集所述的硅剝離型有機蒙脫土。所制備的剝離型有機蒙脫土，可直接應用于包括硅橡膠在內的聚合物加工工藝中，無需繁瑣的溶液或熔融插層；片層的粒徑分布均勻，且粒徑分布范圍為50～90nm；制備工藝簡單、生產成本低、易于實施。
文檔編號C01B33/00GK101575099SQ200910052859
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者科 楊, 王錦成 申請人:上海工程技術大學