凹凸棒土纳米复合材料知识分享.doc

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1、…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………凹凸棒土纳米复合材料的制备、表征及性能研究摘要：本文主要写从凹凸棒土的晶体结构到它的特性和制备，再讲了凹凸棒土的表征及其性能研究结论。Thispapermainlyfromwritingattapulgitecrystalstructuretoitscharacteristicsandpreparation,againofattapulgiterepresentationanditsperformancestudyconcluded.

2、关键词：凹凸棒土，晶体结构，特性，制备，表征，性能研究1、凹凸棒土的晶体结构凹凸棒土是一种含水富镁铝的硅酸盐矿物，具有独特的层链状分子结构。凹凸棒土的理想结构式为：Si8O20Mg5[Al](OH)2(H2O)4·4H2O。凹土的基本结构单位为两层硅氧四面体与一层镁（铝）氧八面体构成，其中硅氧四面体有双链[Si4O10]分上下两条，每一条由四个Si-O四面体组成硅氧四面体带，其活性氧相向而指在(110)面方向可以观察到由Si-O四面体组成的六角环，它们依上而下相向的方向排列，且相互间被其它的八面体氧和-OH所联结。Mg等阳离子充填在

3、有氧及-OH构成的配位八面体中，在[Si4O10]带间存在着平行c轴的孔道，孔道的截面积约为0.37×0.60nm，比沸石孔径0.29×0.35nm要大，孔道内由沸石水充填。晶体的结构由8个Si-O四面体以2:1型层状排列。凹土的显微结构由三个层次构成，一是其基本结构单元-棒晶。棒晶呈针状，长约1～2μm，直径为0.01μm，属二维纳米材料。二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束。三是由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚集而成的各种聚集体。凹凸棒土单根纤维晶的直径在20nm左右，长度可达1μm，复合纳米材料的尺度标准，热稳定性好，在我国有丰富

4、的储藏量，如能以原状态分散在聚合物内，是一种很有潜力的二维增强材料。2、凹凸棒土的特性2.1、流变性凹凸棒土晶体具有与纤维轴平行的（110）良好解离，以及层链状晶体结构和棒状（纤维状）的细小晶体外形使得凹凸棒土在外力压力下能够充分地分散。一般地，在低剪切力下，或者剪切力消失后，悬浮液产生凝胶；而剪切力增加时，悬浮体又恢复到水一般的低粘度液体。2.2、吸附性凹凸棒土的吸附性取决于其较大的比表面积和特殊的表面物化结构及离子状态。晶体结构内部沸石通道的存在赋予凹凸棒土巨大的内比表面积，同时，由于单个晶体呈细小的棒状、针状和纤维状，在分散时

5、，棒状纤维可保持多方位及较高的表面电荷，呈毡状物无规则地沉积干燥后，凝聚体之间形成大小不均一的次生孔隙。这一特征使凹凸棒土的比表面积可高达215m2/g。2.3、催化性…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………5…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………具有层链状结构的凹凸棒土，具有如下的催化条件。①晶体内部的沸石通道与集合体的微细孔隙结构；②非等价阳离子类质同相置换及加热引起的晶体内构成变化，即金属离子六次配位八面体

6、的OH-，OH2-失去，桥键断裂造成晶体内部和表面存在多个路易斯酸化中心及碱中心；③黏土经热处理后具有较强的机械性能和热稳定性。其典型的应用，例如，丁烯解聚作用和异构化作用的催化剂。2.4、耐热性凹凸棒土矿物的耐热性主要在于其自身具有较低的热导率，以及其高分散性所构成的多孔结构。凹凸棒土在含水量12%，堆积密度1.6g/cm3之时都有较低的热传导系数，其值为0.06W/m·℃。3、凹凸棒土的表面化学改性由于凹凸棒土比表面积大，表面活性高，易团聚，并且表面含有极性的羟基，故它与非极性的有机高聚物的亲和性很差，因此，凹凸棒土在橡塑中往往

7、只能作为惰性填料使用；当用作纳米材料时，在聚合物基体中更是很难分散，对其表面进行有机化改性，能改善其在橡塑中的相容性和填料效果；改善其在高聚物基体中的分散性和亲和性，最终有很能得到纳米复合材料。目前较常用的表面处理方法主要有三大类：偶联剂处理、表面活性剂处理和酸化处理。3.1、表面活性剂处理凹凸棒土等电点pH值仅为3，故通常情况下带负电；晶体内部孔道结构以及OH-键等的存在，热活化处理后孔道内出现氧原子的电荷不平衡点，使得阴、阳离子型和非离子型表面活性剂对凹凸棒土粘土的活化都有效，它们之间主要是通过离子交换，离子对形成，“憎水键”的

8、形成和色散力及分子间形成氢键进行，同时，沸石孔道中发生碳氢链分子的物理性截留附着。通常使用的表面活性剂有：有机代用铵（有机磷化合物）或季铵化合物。凹凸棒土的阳离子交换容量（CEC）通常为10～35mmol/100g粘土。沈钟等利用自制