反复插层对高岭石结构和性能的影响浅析

1、反复插层对高岭石构造和性能的影响浅析高岭石是一种重要的粘土矿物，已被广泛应用于橡胶、塑料、环保等领域。同时，纳米级高岭石是一种重要的化工原料，可显著进步产品的档次，增加产品的附加值，目前，插层法是最有希望也是最有效的制备纳米级高岭石的方法。经过屡次插层与脱嵌得到的高岭石具有足够的活性，可与部分2价盐类发生插层反响，但插层与脱嵌的重复次数与高岭石类型有关，不同的高岭石可能要经过2次甚至几十次不等的插层与脱嵌循环。Thompson等通过屡次插层与脱嵌反响得到无定形高岭石，其比外表积由5 m2/g增至45 - 400 m2/g离了交换容量由0.10 mmol/g增至3 mmol/g，且该材料可与多种

2、金属离了发生反响。此外，Patakfalvi等在65 0C直接利用二甲基亚飒CDMSO对高岭石进展插层，屡次插层后使高岭石完全解体，最终到达了剥片的目的。Singh等为了验证在水合作用下片状高岭石是否会发生卷曲，利用醋酸钾对高岭石进展屡次插层与水洗反响，不仅证实了该假设，并最终得到了埃洛石状高岭石。尽管前人对高岭石屡次插层与脱嵌进展了研究，但多集中在对产物的加工，而对屡次插层与脱嵌后高岭石构造及性能研究甚少。本研究分别利用二甲基亚飒CDMSO和去离了水对高岭石进展重复的插层与水洗，并采用X射线衍射CXRD、傅立叶变换红外光谱FT-IRS旋转魔角核磁共振MAS NMR扫描电镜SEMI对插层和水洗

3、产物进展表征，以期确定重复插层与脱嵌对高岭石构造及性能的影响。1实验方法1.1原料及仪器高岭土选白张家口宣化市沙岭了镇，高岭石含量达95 %，含少量石英。无水乙醇，分析纯;二甲基亚飒CDMSO，分析纯;上述两种试剂均由西陇化工股份消费。X射线衍射CXRD分析采用日本理学公司的Rigaku D/MAX 2500 PC型X射线衍射分析仪，测试条件:扫描步宽:0.020，管流40 mA，电压150 V，扫描速度4 (0)/min狭缝系统:DS=SS=10，RS=0.3 mm.红外光谱(FT-IR)测试采用Nicolet 6700傅立叶红外光谱仪，采用KBr压片法制样，波数测试范围:600-4000

4、cm，分辨率4 cm.核磁共振测试采用德国Bruker公司MSL-300型谱仪在室温条件下记录的，a9Si的谐振频率分别为59.6 Hz, 78.2 Hz，转了转速5kHz, 29Si的化学位移参照物分别为四甲2样品制备称取50 g高岭石(K)置于100 mL质量分数为90%的DMSO溶液中，60 0C搅拌12h，得到高岭石/DMSO插层复合物(KD。将KD 置于去离了水中，常温搅拌1 d，离心别离获得水洗后产物.2结果与讨论2.1 XRD分析高岭石/DMSO插层复合物的XRD图谱。经DMSO插层处理后，高岭石d值由原来的0.719 nm增至1.130 nm。该结果说明经DMSO插层后，高岭石

5、的层间距被撑大，这与以前文献报道结果一致说明DMSO分了成功的进入高岭石层间。据Wiewiora和Brindley给出的插层率计算公式计算得出第一次插层的插层率为96.7 %.分别给出了1,2,3.8,9,10次高岭石/DMSO插层复合物的XRD图谱。DMSO对高岭石进展插层一直保持着较高的插层率，且在重复插层6次之后高岭石衍射峰的强度儿乎消失，这是由于重复插层与水洗导致了高岭石层间氢键破坏，层间作用力减弱，从而插层剂更易于进入高岭石层间。经6次插层后，在2头150-350之间曲线向上凸起，说明其构造向无定型方向开展。据Wiewiora和Brindley的插层率计算公式，计算出各次插层复合物的

6、插层率。由图3可看出，随着插层次数的增加插层率逐步增大，且在重复7次插层后插层率趋近100%，这可能与高岭石晶体构造的破坏有关，同时也证明了重复的插层与脱嵌过程对高岭石构造产生了重要影响。2.2红外光谱分析高岭石(K)及经5次、10次水洗后高岭石红外光谱图。据Frost报道，可以将高岭石的红外光谱分为3个主要区:Ca)高频区:3700-3600 cm，范围，该区主要为经基仲缩振动带，谱图K中3620 cm，为内经基仲缩振动峰，3696 cm、3668 cm、3652 cm为内外表经基仲缩振动峰;Cb)中频区:1200-800 cm，处，呈现1个强的吸收带，主要为S i0仲缩振动带和经基解型振动

7、;Cc)低频区:800-600 cm处，主要为Al。仲缩振动、S i0弯曲振动和经基平动。原始高岭石(K)在3668cm和3652 cm出现2个谱带，这说明原始高岭石的结晶程度较高f H,91。比照发现，随着水洗次数的增加，内外表经基的仲缩振动带强度逐渐降低，同时内经基仲缩振动带强度在经历五次水洗后也开始减弱。经基振动带强度的减弱说明有部分经基脱去，上述现象说明不仅高岭石晶层外表遭到破坏，而且晶层内部(硅氧四面体与铝氧八面体之间)也受到了一定影响。高岭石与峰一直存在，这说明尽管高岭石构造遭到一定破坏，但晶体构造未发生崩塌。在中频区，1115 cm，处的SiO键仲缩振动强度逐渐减弱，1033 c

8、m和1008 cm，的SiO键反仲缩振动峰的强度逐渐减弱并有消失的趋势，这可能与内经基的脱去有关。913cm处的内经基振动峰强度逐渐减小。低频区，峰强均有减小的趋势。无论原始高岭石还是经水洗后的高岭石，其化学键或官能团在红外光谱上的波数并未发生大的改变，只是各个峰的强度均有不同程度的下降，这说明高岭石经10次插层、水洗后部分化学键或官能团遭到破坏，使得其数量减少。3结论(1)部分内外表经基与部分内经基脱去。经基以构造水形式脱去，但其脱去并未对高岭石硅氧骨架产生影响。此外，随着水洗次数的增加，高岭石无序度增加，叠置片层减少，晶形遭到一定破坏。(2)尽管化学位移发生了变化，但Si原了与AI原了聚合度保持不变，高岭石主体仍呈层状构造。Si谱化学位移的变化是由构造层内键长、键角的变化所致，而AI谱化学位移的变化可能与内外表经基的脱去有关。(3)实验最终产物可能为高岭石向偏高岭石转变的中间状态产物。水洗产物的MASNMR29S