黏土矿物疏水改性研究现状及发展.pdf

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1、第1期矿产综合利用No．12014年2月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesFeb．2014黏土矿物疏水改性研究现状及发展高丽娜，闵凡飞，彭陈亮，李洪亮4，王雷(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)摘要：黏土矿物可广泛用于有机高分子材料和复合材料，黏土矿物疏水改性是黏土矿物最重要的深加工技术之一，疏水改性后的黏土矿物有着更广泛的应用前景。介绍了黏土疏水改性的改性方法、工艺、改性药剂剂、改性设备、改性效果表征的研究现状及存在问题，提出了黏土矿物

2、疏水改性技术发展方向，为黏土矿物的应用提供参考依据。关键词：黏土矿物；疏水改性；表面改性剂；设备；工艺doi：10．3969／j．issn．1000—6532．2014．O1．005中图分类号：TD973文献标志码：A文章编号：1000—6532(2014)01—0020—05我国黏土矿物资源丰富，是经济价值和应用价构成，结构中晶层的一面全部由氧组成，另一面全部值较高的非金属矿产资源之一，其主要包括高岭石、由羟基组成，晶层之间通过氢键紧密联结。2：1层蒙脱石、伊利石和绢云母等矿物。黏土矿物可广泛型的黏土矿

3、物由两个硅氧四面体晶片和一个铝氧八用于有机高分子材料和复合材料以及油漆、涂料、胶面体晶片构成，硅氧四面体的顶氧均指向铝氧八面粘剂的颜料、填料，其主要作用是增量、增强和赋予体，通过共用氧联结在一起。功能；也可用于环境保护和造纸业等领域，例如处理黏土矿物硅氧四面体中的硅和铝氧八面体中的含有有机物的废水。但黏土矿物表面是亲水疏油性铝被其他原子(通常为低～价的金属原子)取代，晶的，难以和有机基体很好的相容，因此需对黏土矿物体的电价产生不平衡，产生永久负电荷；黏土晶体端表面进行疏水化处理，提高黏土与有机相的相容性，

4、面上与铝相连的OH在碱性条件下解离出H，黏土以达到其应用功能¨。晶体产生可变负电荷；在酸性条件下，裸露在晶体边缘的铝氧八面体则可解离出OH一，使黏土晶体端面1黏土矿物结构特点及性质产生可变正电荷；黏土表面的负电荷一般多于正电黏土矿物是指构成沉积岩、页岩和土壤的呈细荷，所以黏土颗粒在水中通常带有负电荷。分散状态的(颗粒粒度一般小于21xm)，含水的层状为了保持黏土的电中性，黏土颗粒必定从分散硅酸盐矿物或层链状硅酸盐矿物及含水的非品质硅介质中结合一定量的阳离子，这些阳离子可以被分酸盐矿物的总称。黏土矿物具有独

5、特的层状结构，散介质中的其他阳离子所交换，称为可交换阳离子。由Si．0四面体晶片和AI．0八面体晶片彼此连接组这种离子交换吸附现象是经常发生的。成结构层，结构层之间一般以微弱的分子键、氢键或由于黏土矿物表面为亲水性，其在水溶液中形以离子键维系，层间结合力较弱。黏土矿物按四面成较厚水化膜。水化作用有以下三方面产生：①静体片与八面体片组合形式不同，将结构层分为1：1电吸引，水分子为极性分子，受黏土表面负电荷静电层型和2：1层型2个基本类型。1：1层型的黏土吸引而相互排列聚集在黏土表面；②氢键，水分子可矿物由一

6、个硅氧四面体晶片和一个铝氧八面体晶片与黏土表面的氧或氢氧基形成氢键，吸附到黏土表收稿日期：2013-09-16基金项目：国家自然基金项目(51174006)；安徽省自然基金项目(11040606M121)；安徽省科技计划项目(1106b0105063)作者简介：高丽娜(1986一)，女，硕士研究生，研究方向为黏土矿物疏水聚团沉降。第1期高丽娜等：黏土矿物疏水改性研究现状及发展·21·面；③吸附阳离子的极性，吸附阳离子的水化膜给黏可水解的基团，如烷氧基(三甲氧基、三乙氧基等)，土表面带来水化膜。R为有机官能

7、团(巯基、氨基等)。水解后硅烷偶联剂同时为RSi一(OH)，其中的羟基与黏土矿物活性2黏土矿物表面疏水改性基本原理和基团反应形成氢键，进而缩合成共价键，使得硅烷偶方法联剂与黏土矿物稳固结合，并包覆在颗粒表面，使得黏土矿物疏水改性是用物理、化学或机械方法偶联剂的疏水端外露，达到疏水的效果。钛酸酯偶对其进行处理，以使其表面由亲水性变为疏水性。联剂的作用机理与硅烷偶联剂类似，但是钛酸酯偶由于其表面和结构中存在着一si(A1)-OH、-Si-0-联剂不单独使用，主要与硅烷偶联剂配合使用，改性Al一和一si(A1)

8、一0一等官能团，这些活性点是使其表效果较好。面亲水的内在原因，是进行疏水改性的基础。张敬阳¨叫采用超细粉碎和表面化学改性方法黏土的疏水改性技术主要包括改性方法、表面对硬质绢云母进行改性，实验采用钛酸酯偶联剂。改性剂及其配方、工艺、表面改性设备等。接触角测量结果表明，经偶联剂作用后，绢云母具有疏水改性方法大体上可分为化学改性法和物理较高的疏水性。包覆改性法。薛茹君等¨用硅烷偶联剂(silanecoupljnga．2．1化学改性法