十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土的制备及其保水性能
有机蒙脱土的制备与性能表征
蒙脱土对层 间水分予的吸附明显变弱 ,吸附水和结构水的脱 除温度明显降低 。实验结 果证 明,有机 季铵 阳离子完全可以插层 进入蒙脱土层问,并且随着有机改性剂碳链 的增长 ,蒙脱土的层 问距增大。同时 ,有机改性剂进入蒙脱土晶层中明显改变了
蒙脱 土表 面 的亲 疏 水性 能 ,使 其 由亲 水性 变 为 疏 水 性 ,这 对 利 用 有 机 蒙 脱 土 制 备 纳 米 复 合 材 料 具 有 一 定 的 指 导 意 义 。 关 键 词 : 有 机 蒙 脱 土 ;纳 米复 合材 料 ;表 征 中图 分 类号 :P 1 .5 ; 3 2 6 9 2 5TB 3 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 : 10 9 8 (0 80 — 0 4 0 0 7 3 62 0 )5 0 3 — 3
2有机蒙脱土的红外表征由图2可知在3446cml及3620cm叫附近均出40003500300025002000150010005000波数era1lnammt21631一mmt31831一mmt4d1827mmt图2钠基蒙脱土及有机蒙脱土的红外光谱现较强的吸收带分别属于蒙脱土的层间水和oh的伸缩振动带为蒙脱土晶格中结晶水的反映说明有机蒙脱土层间吸附水基本失去晶格中的结晶水仍保留
Ab t a t Th s ril sn e a e y i t y mmo im r mi e t eo td c l r t y mmo i m h o d n ed u l sr c : i t e u ig h x d c lrmeh l a c t a n u b o d , h ca e y i h l t me a n u c l r ea dt o b e i h
o t d c l m e h m m o i m h o det ntr aae o fc to o h on morlo t s p r tl . d d n heX —a i r c in, c a e y di t yl a n u c l r i e c ltd m di a in n tem i o i t i lnie e a ae y An oig t r yd f a to t n a e p c r m d t he m o tbl nayssont e s m pl . e ul s w e h tt r ekidso n e c lt r l h vee t rd hei f r d s e tu an het r sa ea l i h a r e Ther s t ho dt a e n fi t r aa o sal a n e e h t nt c l i n o o m o il t ntra r or an cm ont o il iel ye pa i g i c ea esfo .4nm o 2.4nm ,2 8 m he i er aato fm nt rlonie i e lye , g i m rlon t a rs c n n r s r m 15 t 1 . 4n a d 3.0n e a a ey. n 8 m s p r t l TheDTA nd te TG n l ssf rt o morl ie ca e o ea d a trt e m o fc ton i i t st tt e a h a a y i o hem nt il t ly b f r n fe h di a i ndcae ha h on i m on m orlon t l y w e ke h nt r a rw aermol c e a o pton obv o l h e p a u e ofa s r i g t ra h t il ie c a a nst e i e plye t e ul ds r i i usy,t e t m er t r d o b n wa e nd t e sr c u e wae c e s d sgn fc nty fe h g ii g m od fc ton. tu t r trde r a e i i a l ,a rt eor anz n i t i a i Thi x rm e a e ul r e ha heo ga i uae nay i se pe i ntlr s tp ov d t tt r n cq tr r a m on u ai n de nt l a ns r nt h l a r , nd t on m o il t l y lye p ci si c e sng aong wih t m i m c to f ie y c n i e ti o t e cayl ye s a hem i t rloniec a a rs a ngi n r a i l t he
蒙脱土的改性及其在聚氨酯中的应用研究进展
蒙脱土的改性及其在聚氨酯中的应用研究进展杨娟【摘要】蒙脱土是一种二维平面层状结构的硅酸盐类的天然矿物,其晶层间以范德华力结合,表面具有亲水疏油性不利于在有机相中分散,因此当蒙脱土在有机体系中应用时具有一定局限性.本文从无机、有机和有机-无机复合改性等方面综述了蒙脱土在聚氨酯泡沫、弹性体、涂料、皮革等领域的应用,针对蒙脱土在基体中的团聚、相容性等问题进行了详细分析,探索新的制备工艺及改性技术将是聚氨酯/蒙脱土复合材料今后的研究趋势.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)018【总页数】3页(P39-41)【关键词】蒙脱土;改性;聚氨酯;复合材料【作者】杨娟【作者单位】绵阳职业技术学院,四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】TB332蒙脱土(MMT)是膨润土矿的主要成分,有独特的层状结构,因其良好的膨胀性、吸水性、吸附性、阻隔性、阻燃性及热稳定性等优点,且资源尤为丰富,价格低廉,可用于轻工、石油、涂料、建筑、沙漠治理、污水处理等多种领域[1-2] 。
尤其是在制备聚合物基纳米复合材料领域起着举足轻重的作用。
因而成为诸多学者研究和开发的热点之一。
聚氨酯是指高分子主链上含有重复结构单元氨基甲酸酯(-NHCOO-)的高分子化合物。
制品可广泛用作泡沫、橡胶、合成革、粘合剂及涂料等[3-4] 。
为进一步改善聚氨酯的综合性能,拓宽其应用领域,目前,主要在两个方面进行探索:一是合成原料及配方;二是稳定性和机械强度较好的填料,例如CaCO3、蒙脱土、TiO2、SiO2等。
经过试验发现,后者更容易达到改善聚氨酯应用性能的目的,并能有效降低材料的成本。
因而,研究聚氨酯/蒙脱土复合材料是当今的热点之一[5-6] 。
1 蒙脱土的结构蒙脱土的晶体结构为单斜晶系,一般呈不规则片状,是一种二维平面层状结构的硅酸盐类的天然矿物。
由氧原子连接的两层硅氧四面体中间夹着一层铝氧八面体构成的2:1型层状硅酸盐结构。
铁基蒙脱土改性及其聚苯乙烯复合材料的阻燃性能
铁基蒙脱土改性及其聚苯乙烯复合材料的阻燃性能
采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)对制备的铁基蒙脱土(FeMMT)进行有机改性,分别得到C-FeOMT和D-FeOMT。
通过熔融共混法,制备了聚苯乙烯(PS)/FeMMT、PS/C-FeOMT、PS/D-FeOMT 纳米复合材料。
通过红外光谱、X-射线衍射、热失重、锥形量热及扫描电镜等测试方法对FeMMT有机插层效果及其PS纳米复合材料的热稳定性、热释放速率、生烟率、燃烧残炭形貌等进行了研究。
研究结果表明,FeMMT层间可插层性较好;有机改性FeMMT可提高PS纳米复合材料的热稳定性和阻燃性,其中D-FeOMT对Ps的阻燃性能提升相对最好,具有膨胀阻燃效果。
标签:铁基蒙脱土;有机改性;聚苯乙烯;阻燃性能;锥形量热
中图分类号:TQ325.2 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2016)05-0031-05。
蒙脱土的改性研究进展
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其它有机改性剂
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聚合物单体
除了以上介绍的几类有机改性剂外, 还有一 些其它的插层剂被用于蒙脱土的改性处理。美国 专利报导 DE@6 等人用聚合催化剂醋酸锑对蒙脱土 进行了改性, 结果表明改性剂能插入蒙脱土的层 间, 层间距由改性前的 " + )%4? 扩大到 " + &4?。改 性土能在聚合物基体中均匀分散, 并对聚合反应
蒙脱土进行钠化改型, 使其转变为钠基蒙脱土, 有 利于缓减对天然钠基土的需求压力, 扩大资源的 利用范围, 这也往往是蒙脱土进一步深加工的基 础。
理对钙基蒙脱土钠化的影响, 结果表明, 微波处理 对于蒙脱土干粉钠化具有很好的促进活化作用, 蒙脱土干粉处理优于水浆处理, 且在提纯前进行
’""2 $ !! $ "%化作用 。 FB6 等人采用苯酚和甲
将聚合物单体作为改性剂直接插层到蒙脱土 片层间, 再通过原位聚合得到纳米复合材料。这 种制备工艺成本低, 效率高, 有较好的发展前景。 目前在这类改性剂中研究较多的是苯胺, 苯胺单 体很容易通过离子交换反应引入蒙脱土层间, 单 体与蒙脱土间形成结合键, 从理论上说很难被其 它阳离子交换, 因此不会从层间分离。聚苯胺进 入蒙脱土片层中后由于其分子链之间的强相互作
偶联剂
, 十六烷基二甲基烯丙
硅烷偶联剂在适当的条件下能与蒙脱土表面 进行化学吸附或化学反应, 从而覆盖于粒子的表 面, 达到改性目的。 ( /89) 2345 报导的用 ."’ -0& 26.70 和 ."’ -0& 26 0 改性蒙脱土的研究, 通过对改性蒙脱土的比表面 积、 层间距等性能进行了分析, 证明了改性过程所
有机蒙脱土的制备及对苯胺废液的吸附性能
gnbnoi qeu oui e net a dwt r oo a L6 4 ) xeie t h nl erm vlr e aoetn ei auo sslt nw r ivsgt i ot gnl l( ep r ns t n o e i e h h m .T ea in e oa a i t
lb i irum o c n rto t h s te ma d o to qu to s o e n lc c n e ta in f st e ioh r la s r in e ai n fFr u d ih. i p K e wor s: r a o e o ie;a ii y d o g n b ntn t nl ne;ad o to sr in p
要: 以信 阳上天梯矿膨润土为原料 , 经过钠化改型处理后 , 用十六烷基三 甲基 溴化铵进行有机 改性 , 制
得有机 蒙脱土 , 利用正交试验研 究有机 蒙脱土对苯胺的吸 附性 能. 结果表 明 , 于质量浓度 为 2 eL的苯胺 对 0 m/ 溶液 , 在温度 4 O℃ 、 附时间5 i、 吸 0r n 有机 蒙脱土投加量 8 L 溶液 p a 0 、 H值 7的条件 下 , 对苯胺 的脱除 率可 达
8 . % . 附等 温 曲线 符 合 Fenl h方 程 . 42 吸 ru di c
关键词 : 机蒙脱土; 有 苯胺 ; 附 吸 中图分类号 :69 2 T 44 P 1 .5; Q 2 文献标 志码 :A 文章编号 : 0 30 7 (0 0 0 -400 10 -9 2 2 1 )30 3 -4
A src : r nb noi a peae o ot rln e MM btatO g oet t w s rpr f m m n ioi ( T)o i agSagi t b oim vr o a ne dr mo l t fXn n hnt ni ysdu es n y a i
KH-570和CTAB复合改性蒙脱土负载三唑酮体系的制备及性能表征
第33卷第4期2020年12月 仲恺农业工程学院学报JournalofZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering Vol.33,No.4December,2020DOI:10.3969/j.issn.1674-5663.2020.04.005收稿日期:2019-10-28作者简介:邓泓铠(1998-),男,广东揭阳人,在读本科生. 通信作者:E mail:huayao_011@163 com.KH 570和CTAB复合改性蒙脱土负载三唑酮体系的制备及性能表征邓泓铠,梁思远,陈柱钻,林俊涛,陈铧耀(仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州510550)摘要:为进一步提高蒙脱土的药物吸附能力,以硅烷偶联剂KH 570和表面活性剂CTAB为改性剂,以改性蒙脱土对三唑酮的吸附量为优化指标,采用正交试验法探究一步法复合改性蒙脱土的最佳制备工艺.利用FTIR,XRD,TG,N2吸附 脱附法,DSC和SEM对钠基蒙脱土(Na MMT)、CTAB改性蒙脱土(CTAB MMT)、KH 570改性蒙脱土(KH570 MMT)和复合改性蒙脱土(CTAB KH570 MMT)进行了表征,并考察这4种蒙脱土对三唑酮负载性能.结果表明:KH 570与CTAB接枝于蒙脱土后,蒙脱土的亲油性得到改善,但并未改变蒙脱土的介孔结构,蒙脱土经过KH 570和CTAB复合改性后对三唑酮的吸附量达到了69 67mg/g,远超过其他3组蒙脱土的吸附量.关键词:蒙脱土;三唑酮;有机改性;吸附中图分类号:TQ450 6 文献标志码:A 文章编号:1674-5663(2020)04-0022-07Thepreparationandcharacterizationoftriazolone loadedmontmorillonitemodifiedbyKH 570andCTABDENGHongkai,LIANGSiyuan,CHENZhuzuan,LINJuntao,CHENHuayao(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou510550,China)Abstract:Inordertoimprovetheadsorptioncapacityofmontmorillonitetomedicine,theoptimumpreparationprocessofone stepcompositemontmorillonitemodifiedbyKH 570andCTABwasexploredbyor thogonalexperiment.Na MMT,CTAB MMT,KH 570 MMTandCTAB KH570 MMTweresystematical lycharacterizedbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR),X RayDiffraction(XRD),thermalgravimetricanalysis(TGA),Brunauer Emmett Teller(BET),Differentialscanningcalorimeter(DSC)andScanningelectronmicroscope(SEM).Meanwhile,theadsorptioncapacity(AC)fortriazoloneofthesampleswasalsoinvestigated.TheresultsshowedthatKH 570andCTABgraftedonmontmorillonitegreatlyimprovedthelipophilicityofmontmorilloniteanddidnotchangethemesoporousstructureofmont morillonite.TheadsorptioncapacityofmontmorillonitefortriazoloneafterKH 570andCTABcompositemodificationreachedupto69 67mg/gwhichwasmuchmorethantheadsorptioncapacityoftheothersamples.Keywords:montmorillonite;triazolone;organicmodification;adsorption 蒙脱土(Montmorillonite,MMT)是一种天然的层状铝硅酸盐类黏土材料,具有高比表面积,优异的吸附能力,良好的环境相容性和价格低廉等优点,可作为环境修复材料或药物控释载体[1-2].但蒙脱土表面带负电且间层含有大量的金属阳离子使其具有亲水性,与非极性或非离子型物质的作用力弱,存在吸附量较低的缺点[3-4].为提高蒙脱土对有机物质的吸附能力,通常采用有机烷烃链季铵盐对蒙脱土间层进行疏水改性[5],常见的有十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammoniumbromide,CTAB),改性后蒙脱土的吸附量与间层中的有机碳含量呈正相关.董玲玲等[6]采用溶液插层法制备出辣椒素/CTAB改性蒙脱土复合物,并探究了不同载药量的辣椒素/CTAB改性蒙脱土复合物的体外缓释性能,发现复合体系对辣椒素有明显的缓释效果.硅烷偶联剂被广泛应用于改性无机填料,它能提高无机填料在非极性溶剂中的分散性,使无机填料与聚合物有更好的相容性[7].Park等[8]使用硅烷偶联剂对蒙脱土进行改性,提高了蒙脱土在有机基体中的界面粘附力.γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γmethacryloxypropyltrimethoxysilane,KH 570)作为一种常用的有机硅试剂,经常被用于改性无机填料以增强无机填料与基体的相互作用[9],Zhai等[10]使用KH 570改性纳米SiO2,制得纳米SiO2/KH 570粒子,使SiO2粒子在PP有机基体中的分散性大大提高.蒙脱土间层的表面活性剂分子越多,其吸附有机分子能力越强,但当改性剂超过一定量时,表面活性剂分子易形成胶束堵塞住蒙脱土间层入口,阻止了有机分子进入间层,吸附能力不再上升.为提高改性蒙脱土对非极性药物的吸附量,优化改性蒙脱土的改性工艺,以扩展蒙脱土在药物负载的应用,本课题组通过一步法制得CTAB/KH 570复合改性蒙脱土[11-12](记为CTAB KH570 MMT).CTAB以插层的方式进入并扩大蒙脱土间层[13],与药物分子发生作用,同时KH 570的硅羟基与蒙脱土表面的羟基发生反应[14],实现蒙脱土表面疏水改性,进一步提高了蒙脱土在非极性溶液中分散性,有利于药物分子靠近蒙脱土并被其吸附,以提高蒙脱土对药物分子的吸附性能.本文利用KH 570和CTAB一步法复合改性钠化蒙脱土,以三唑酮为药物模型,将三唑酮负载于改性后的蒙脱土,并以吸附量为考察指标,采用正交试验法优化复合改性蒙脱土的制备工艺,希望能为后续研究、应用提供参考与借鉴.1 试验部分1 1 试剂与仪器硅烷偶联剂KH 570、十六烷基三甲基溴化铵,分析纯,上海麦克林生化科技有限公司;蒙脱土,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;三唑酮,纯度99%,江苏景宏化工有限公司;无水乙醇、甲醇,分析纯,甲苯(工业级),天津市大茂化学试剂厂.Spectrum 100型Fourier变换红外仪(Fouriertransforminfraredspectroscopy,FTIR),美国PerkinElmer公司;UV 5100紫外分光光度计,上海精密仪表有限公司;梅特勒托利多热重分析仪(TGA2),瑞士METTLERTOLEDO公司;比表面积及孔径测试仪,美国micromeritics公司.1 2 样品的制备1 2 1 CTAB及KH 570混合改性蒙脱土的工艺优化 在正交试验中,以改性蒙脱土对三唑酮的吸附量为考察指标,在80℃改性条件下探究改性剂的投料比[15](CTAB:KH 570)、溶剂种类[14]以及pH值[16]3种因素对蒙脱土吸附量的影响.选用正交表L9(34)进行试验.表1 KH 570和CTAB混合改性蒙脱土的正交试验因素水平表Table.1 ElementsoftheorthogonaltestforKH 570andCTABmodification水平LevelA改性剂投料比(CTAB KH 570)Inventoryratio(CTAB KH 570)/(g g)B溶剂种类SolventspeciesCPH(用冰醋酸进行调节)PH(Byaceticacid)10.22 0.15水Water320.15 0.20甲醇Methanol430.300.10甲苯Toluene51 2 2 改性蒙脱土载药体系制备 称取1g改性蒙脱土置于锥形瓶中,再加入25mL质量浓度为10mg/mL的三唑酮-无水乙醇溶液,用软塞塞住瓶口,记为瓶A.设置空白对照,另取空瓶一只,仅加入25mL三唑酮-无水乙醇溶液,记为瓶B.将两个锥形瓶一同放进周期震荡箱中,40℃下震荡24h.取锥形瓶的上层清液于试管中,离心,随后取1mL离心液稀释至50mL,用紫外分光光度计测两者吸光度,通过标准曲线:C=0 29789A-0 00147,R2=0 9996,按照下式计算出改性蒙脱土的载药量(loadcapacity,LC).LC=(CB-CA)×50×25M,式中:CB为B瓶的三唑酮溶液浓度(mg/mL),CA为A瓶的三唑酮溶液浓度(mg/mL);M为称取的蒙脱土质量(g);50,25分别为稀释的倍数和移取三唑酮-无水乙醇溶液体积.1 2 3 CTAB KH570 MMT、CTAB MMT、KH570 MMT和Na MMT的载药性能对比 采用“1 2 1”小节中试验得出的最佳工艺,分别使用CTAB,KH570对Na MMT进行改性,CTAB和KH 570的用量为最佳工艺中使用的两种改性剂的物质的量之和.用“1 2 2”小节中的载药方法进行载药.记最佳工艺制备得到的混合改性蒙脱土为:CTAB KH570 MMT;CTAB改性蒙脱土记为:CTAB MMT;KH 570改性蒙脱土记为:KH570 MMT;Na化蒙脱土记为:Na MMT.1 3 结构与性能表征采用紫外分光光度计测试吸光度;采用变换红外仪观察改性前后蒙脱土的结构变化;采用XRD分析蒙脱土间层结构(K α辐射,扫描速度1°/min, =1 54059?),根据Bragg定律: =2dsinθ, -32 第4期 邓泓铠,等:KH 570和CTAB复合改性蒙脱土负载三唑酮体系的制备及性能表征 入射特征X射线强度,d-层间距,θ-衍射角,计算出蒙脱土d001的值;采用热重分析仪对样品进行热重分析,观查其热稳定性(通入N2流量为50mL/min,升温速率为10℃/min,测试温度范围:40~700℃);利用比表面积及孔径测试仪测试样品的N2吸附脱附行为,对结果采用BET法和BJH法(吸附分支)来计算相关参数;采用差示扫描量热仪测试样品的结晶行为,(升温范围30~150℃,升温速率为l0℃/min,N2流量50mL/min);用SEM观察蒙脱土样品的形貌,电压10kV.2 结果与讨论2 1 混合改性蒙脱土的工艺优化表2、表3分别为KH 570和CTAB混合改性蒙脱土的正交试验结果以及方差分析.B、C因素的均方值Ms均小于误差e的均方值,因此需将B、C因素归入误差.经重新计算得到新误差eΔ的各个相应数值,可见A因素的均方值远大于eΔ的均方值(表3).查F分布表可知:取α=0 10时,F(2,6)=3 46,明显FA>F(2,6).因此,因素B、C在本试验条件下对蒙脱土吸附量的影响并不大,在α=0 10时,因素A的FA值远大于F(2,6),所以A因素CTAB与KH 570的投料比对蒙脱土吸附量的影响占主导作用.表2 正交实验表结果L9(34)Table2 ResultsoftheorthogonaltestL9(34)试验号NumberAB空BlankCY1111149.562122232.563133344.20421230522310623123.267313269.678321362.66933218.22K1126.32119.23115.4857.78K23.2695.2240.78105.49K3140.5555.68113.87106.86k142.1139.7438.4919.26k21.0931.7413.5935.16k346.8518.5637.9635.62R45.7621.1824.9016.36 将表2中各因素最大K值所对应的水平确定为优方案,即优方案为A3B1C3,即CTAB KH 570投料比为03g 0 1g,改性蒙脱土时所用溶剂为水,体系PH值为4,对该方案进行验证,测得由该方案制备的蒙脱土对三唑酮的吸附量却远低于表2中的7号方案A3B1C2,因此A3B1C2为所需的优方案.完成工艺优化后,作者又对优方案组的样品(CTAB KH570 MMT)与Na MMT,CTAB MMT和KH 570 MMT进行性能对比(表4),发现没有经CTAB改性的蒙脱土样品无法吸附三唑酮,混合改性的蒙脱土样品对三唑酮的吸附量达到了69 67mg/g,CTAB MMT样品的吸附量只有15 66mg/g.结果表明仅添加了KH 570,改性蒙脱土样品的吸附量相比CTAB MMT增长了近4倍,因此CTAB和KH 570在蒙脱土吸附三唑酮的过程中起着关键作用.表3 方差分析表Table3 Analysisofvariance差异源VariancesourcesSSdfMSFA3798.99721899.4994.707B686.4392343.220C520.8592260.430误差e1214.0512607.025误差eΔ2421.3496403.558表4 CTAB KH570 MMT、CTAB MMT、KH 570 MMT和Na MMT对三唑酮的吸附量Table4 Theadsorptioncapacity(AC)fortriazoloneofCTAB KH570 MMT、CTAB MMT、KH 570 MMTandNa MMT样品Sample吸附量Adsorptioncapacity/(mg/g)CTAB KH570 MMT69.67CTAB MMT15.66KH 570 MMT0.00Na MMT0.002 2 红外光谱分析图1为CTAB KH570 MMT,CTAB MMT,KH570 MMT和Na MMT的红外吸收光谱图,4种蒙脱土在1041和3625cm-1附近处存在蒙脱土的特征吸收峰,它们分别对应于Si-O-Si、Al(OH)和Mg(OH)的-OH的伸缩振动峰[17].说明改性对蒙脱土的结构无太大影响.在2926和2854cm-1处分别对应为CTAB的C-H键的不对称伸缩振动峰和对称伸缩振动峰,1490cm-1处为C-N的伸缩振动吸收峰,这说明CTAB确实接枝上了蒙脱土.1723cm-1为KH 570的C=C的伸缩振动吸收峰[16],这说明偶联剂KH570成功接枝在蒙脱土上.42 仲恺农业工程学院学报第33卷 图1 CTAB KH570 MMT、CTAB MMT、KH 570 MMT和Na MMT的FTIR曲线Fig 1 FTIRspectraofCTAB KH570 MMT,CTAB MMT,KH 570 MMTandNa MMT2 3 XRD分析图3为Na MMT,CTAB MMT,KH570 MMT和CTAB KH570 MMT的X射线衍射图,考虑到蒙脱土的片层厚度为0 96nm,4种蒙脱土样品在2θ值为8~10°的区间内均出现了一个d001值为0 990nm左右的衍射峰,这说明这些蒙脱土样品的间层未能被完全撑开.Na MMT出现了d001值为1 59nm的衍射峰,这应该是改性的条件造成的,蒙脱土在80℃下与改性环境的水溶液混合,高温含水环境增强了蒙脱土的水合性能,水分子进入并扩大了蒙脱土间层[18].另外,CTAB MMT和CTAB KH570 MMT样品的d001值由Na MMT的1 59nm分别增大至1 95nm和1 96nm,而仅用KH570改性的蒙脱土样品—KH570 MMT的d001值为152nm与Na MMT的相近且有减小的趋势.这说明在复合改性过程中只有CTAB进入了蒙脱土的间层并扩大了层间距,根据红外的分析结果,KH 570应该是接枝在蒙脱土的表面但并未进入蒙脱土的间层.图2 Na MMT,CTAB MMT,KH 570 MMT和CTAB KH570 MMT的XRD图Fig 2 X raydiffractionpatternsofNa MMT,CTAB MMT,KH 570 MMT,CTAB KH570 MMT2 4 改性蒙脱土热失重(TG)分析图3为Na MMT、CTAB KH570 MMT、KH 570 MMT和CTAB MMT的热失重曲线图.Na MMT主要有两部分失重阶段,一阶段是在40~100℃间,在蒙脱土间层里的水分子蒸发引起的失重,二阶段是550~700℃间,蒙脱土内发生双羟基化反应引起的失重.对比可见,经过改性的蒙脱土在40~100℃阶段发生失重的程度很小,间接说明了通过有机改性,蒙脱土的性质已由亲水变成疏水.52 第4期 邓泓铠,等:KH 570和CTAB复合改性蒙脱土负载三唑酮体系的制备及性能表征 图3 Na MMT,KH 570 MMT,CTAB KH570 MMT,CTAB MMT的热失重曲线图Fig 3 TheTGcurvesofNa MMT,KH 570 MMT,CTAB KH570 MMT,CTAB MMT CTAB MMT在200~500℃阶段时,失重达到23 24%,这是由于间层中的CTAB发生热分解所致[14].对于KH570 MMT,由于偶联剂的热稳定性更好,其发生热分解温度范围在300~550℃阶段,失重达到12 15%,CTAB KH570 MMT失重率达到19 49%,失重范围仅在200~500℃之间.2 5 改性蒙脱土N2吸附脱附分析图4为CTAB KH570 MMT、KH 570 MMT以及CTAB MMT的N2吸附-脱附等温线图以及孔径分布图.可见,这三条N2吸附-脱附等温线均属于LangmuirⅣ型,在低P/P0区曲线凹向上,并在相对压力为04~0 5时发生毛细管凝聚,吸附量迅速上升,在脱附过程中呈现出H3型滞后环,这些特征表明了蒙脱土经过改性后其介孔结构并未消失[13],同时孔径分布图中CTAB KH570 MMT和CTAB MMT的孔径分布范围更大了.表5为改性蒙脱土的孔结构参数表,可以看到,经改性后的蒙脱土的BET比表面积和孔容积均呈下降趋势,这说明了CTAB和KH 570分子均有嫁接到蒙脱土上,同时CTAB KH570 MMT和CTAB MTT的孔径有变大的趋势.CTAB KH570 MMT、KH570 MMT和CTAB MMT的N2吸附-脱附曲线图以及孔径分布图Fig 4 N2adsorption desorptionisothermsandporesizedistributionofCTAB KH570 MMT,KH570 MMTandCTAB MMT表5 CTAB MMT、KH 570 MMT以及CTAB KH570 MMT的BET比表面和孔结构参数表Table5 BETsurfaceandporestructuralparameterofCTAB MMT,KH 570 MMTandCompound MMT比表面积SBET/(m2/g)孔容积VP/(cm3/g)孔径Poresize/nmCTAB改性蒙脱土CTAB MMT27.730.08811.122KH 570改性蒙脱土KH 570 MMT97.200.1607.171复合改性蒙脱土CTAB KH570 MMT27.090.08711.257钠化蒙脱土Na MMT138.340.1997.3352 6 DSC分析图5为Na MMT,载药CTAB KH570 MMT和三唑酮的DSC曲线图,从图中可以看出,Na MMT在106℃出现一个熔融峰,这是由于蒙脱土存在较62 仲恺农业工程学院学报第33卷 多的亲水离子如Na+,使得蒙脱土容易吸收空气中的水分子,此吸热峰是因水分子蒸发引起的.三唑酮在79℃处有一个明显的熔融峰,负载三唑酮后的CTAB KH570 MMT在81℃附近出现一个较为平缓的吸收峰,这说明三唑酮是以非晶态的形式存在于蒙脱土的间层[19]中.图5 Na MMT,载药CTAB KH570 MMT和三唑酮农药的DSC曲线图Fig 5 TheDSCcurvesofNa MMT,CTAB KH570 MMT(loaded)andtriazolone2 7 SEM分析图6为Na MMT(B)和CTAB KH570 MMT(A)的SEM图,从图中可以看出Na MMT的形貌相较于CTAB KH570 MMT更为平滑,CTAB KH570 MMT的表面出现许多大小不一,分布不均匀的片状褶皱[14],说明经过CTAB和KH570改性后的蒙脱土,其形貌也发生了改变.图6 CTAB KH570 MMT(A)和Na MMT(B)的SEM图Fig 6 TheSEMimagesofCTAB KH570 MMT(A)andNa MMT(B)72 第4期 邓泓铠,等:KH 570和CTAB复合改性蒙脱土负载三唑酮体系的制备及性能表征 3 结论本文采用正交法得到CTAB和KH 570混合改性蒙脱土的最佳工艺:CTAB和KH 570的投料比为:0 30g 0 10g;改性所用溶剂为:水;改性体系PH值为4.以此工艺改性得到的蒙脱土,其层间距扩大到了1 96nm.Widjonarko等[20]初步探究了不同CTAB用量对蒙脱土间层的影响,相较之下,在CTAB用量接近时,本实验的改性工序更有利于扩大蒙脱土的间层,可为药物分子提供更大的固存空间.Na MMT和KH570 MMT对三唑酮无吸附作用,CTAB MMT的吸附量较低,CTAB KH570 MMT的吸附量却远超其他,可得出CTAB的存在是蒙脱土能吸附三唑酮的关键,KH 570的添加又使蒙脱土这种吸附能力倍增.虽然CTAB KH570 MMT样品对三唑酮的吸附能力略低于段苍龙等[21]做的MCM 48介孔硅产品,但相比介孔硅的合成工序,本实验更为简易且节能,因此这种复合改性蒙脱土有望成为适宜的载体材料.参考文献:[1] 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PARKS,KIMB,SEOD,etal.Effectsofasilanetreatmentonthemechanicalinterfacialpropertiesofmontmorillonite/epoxynanocomposites[J].MaterialsScienceandEngineeringA,2009,526(2009):74-78.[9] WANGD,FENGY,HANL,etal.Effectofwetsurfacetreatednano SiO2onmechanicalpropertiesofpolypropylenecomposite[J].JournalofWuhanUniversityofTechnology Mater,2008,23(3):354-357.[10]ZHAIL,LUD,FANN,etal.Facilefabricationandmodificationofpolyacrylate/silicananocompositelatexespreparedbysilicasolandsilanecouplingagent[J].JournalofCoatingsTechnologyandResearch,2013,6(10):799-810.[11]陈际帆,周少奇.表面活性剂和硅烷偶联剂有机复合改性蒙脱土的制备及性能表征[J].应用化工,2009,38(6):827-835.[12]赖登旺,李笃信,杨军,等.季铵盐复配硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及表征[J].硅酸盐通报,2014,33(6):1298-1302.[13]LIY,HUX,LIUX,etal.Adsorptionbehaviorofphenolbyre versiblesurfactant modifiedmontmorillonite:Mechanism,thermo dynamics,andregeneration[J].ChemicalEngineeringJournal,2018,334(2018):1214-1221.[14]冯猛,赵春贵,巩方玲,等.氨基硅烷偶联剂对蒙脱石的修饰改性研究[J].化学学报,2004,62(1):83-87.[15]ASGARIM,SUNDARARAJU.Silanefunctionalizationofsodiummontmorillonitenanoclay:Theeffectofdispersingmediaoninter calationandchemicalgrafting[J].AppliedClayScience,2018,153(2018):228-238.[16]吕斌,段徐宾,高党鸽,等.硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及性能研究[J].陕西科技大学学报,2014,32(3):9-14.[17]LENKAV,EVAP,MICHALR.Characterizationofmontmoril lonitesbyinfraredandramanspectroscopyforpreparationofpoly mer claynanocomposites[J].JournalofNanoscienceandNano technology,2019,19(5):2775-2781.[18]NAVIDM,MEHDINS.Minimizingtheresidualantimicrobialac 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PBS
为填料 ,采 用熔 融共混 法 ,制备 了P BS / MMT纳米复合 材料 ,并研 究 了该复合 材料的热稳 定性 能、力学 } 生能
和流 变性 能等 。结果表 明 :当改性 n a n o . MMT的添加 质量 分数为 5 % 时 ,复合 材料 的熔点约提 高 了2 . 5 5℃ ,
热初 始分 解温度提 高 了 3 3℃ ;当其 添加 质量 分数 为 3 % 时,复合 材料 的拉伸 强度提 高 了 9 %,断裂伸长 率提
M M T n a n o c o mpo s i t e . Th e h e a t r e s i s t a n c e . me c h a n i c a 1 pr o p e r t i e s a n d r h e o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f P BS 删 T n no a c o mp o s i t e
Th e Pr e pa r a t i o n a nd Ch a r a c t e r i z a t i o n o f PB S / M M T Na n o c o mp os i t e
Z h o u Z h i b i n ,Hu H u a x i a n g ,L i X i a n g g a n g , L i u Y u e j u n
P B S / MMT纳米复合材料的制备及表征
周志斌 ,胡华香 ,李祥 刚 ,刘跃军
( 湖南 工业大学 包装新 材料与技术重点 实验室 , 湖南 株洲 4 1 2 0 0 7)
摘
要 :以聚 丁二 酸丁二 醇酯 ( P B S)为基材 ,经十六烷基 三甲基 溴化铵 ( C T A B)改性过 的纳米蒙脱土
有机改性蒙脱土的制备及其吸附性能的研究
( 2 0 1 2 J K 9 2 1 , 1 2 J S l 1 7 ) ; 延安市 工业攻关
作者简介 : 白延兵 ( 1 9 9 1 一) , 男, 陕西延安人 , 延安大学化学与化工学 院学生 。 通讯作者 : 王丹军 , 男, 延安大学副教授 , 博士 。
第 4期 ຫໍສະໝຸດ 有机改性蒙脱 土的制备及其 吸附性 能的研究
Vo 1 . 3 2 N o . 4 De c . 2 01 3
D OI : 1 0. 3 9 6 9 / J . I S S N. 1 0 0 4 —6 0 2 X. 2 0 1 3. 0 4. 0 5 0
有 机 改性 蒙脱 土 的 制备 及 其 吸 附性 能 的研 究
白延 兵 , 岳林林 , 郭 莉 , 王丹军
吸 附。
m
关键词 : 蒙脱土 ; 有机改性 ; 吸附性能 ; 吸附量 中图分 类号 : X 7 0 3 文 献标 识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 4— 6 0 2 X( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 5 0— 0 5
蒙 脱土 ( MM T) 是一类 典 型 的非 金 属纳 米 矿 物 , 是2 : 1型 的三 层 结构 层 状 的硅 酸盐 粘 土 矿 物 , 其 晶 浆、 宠物 排泄 物 吸附剂 、 铁矿 石球 团材 料 以及公共 工 程 如 防水及 密封 等市 场上发 挥 的作用 和其 基本用 量
5 1
较差 , 制备出的复合材料往往难以达到实 际应用 的 要求 , 所 以必 须 要增 加蒙 脱土 与有 机 相 的相 容性 , 因
此, 需 要对 其 进 行 优 化 。1 9 8 7年 , 日本 臼杵 有 光
m / g , 阿拉 丁试 剂 ) ; 无 水 乙醇 ( C H 。 C H 2 O H, 分 析
十六烷基三甲基溴化铵安全技术说明书
十六烷基三甲基溴化铵安全技术说明书篇一:《十六烷基三甲基溴化铵安全技术说明书》嗨,小伙伴们!今天我要和大家聊一个很特别的东西,十六烷基三甲基溴化铵。
你可能会想,这是个啥呀?听起来就很复杂呢!我第一次听到这个名字的时候,就觉得它像是一个来自神秘化学世界的小怪兽。
十六烷基三甲基溴化铵呀,它可是在好多地方都有用处的呢。
咱们先说它长啥样吧。
它是一种白色的结晶或者结晶性的粉末。
你看,就像冬天里那些特别干净的小雪花堆在一起,不过它可不能吃哦。
我就想啊,如果它是个人的话,肯定是那种穿着白色衣服,看起来很干净整洁的样子。
那这个十六烷基三甲基溴化铵都在哪里出现呢?它呀,在工业上可是个大忙人呢。
在一些工厂里,它就像是一个勤劳的小工匠,帮忙处理各种东西。
比如说在石油开采的时候,就像一场地下的大冒险,石油被藏在深深的地下,就像宝藏一样。
这时候十六烷基三甲基溴化铵就发挥作用啦,它就像一把神奇的钥匙,能让开采石油的过程变得更顺利。
不过呢,这么有用的东西,咱们可得小心对待。
它要是不小心跑到咱们身体里,那可就不好了。
就好比一个调皮的小虫子,不小心钻进了不该进的地方。
如果我们不小心吸入了它,那可能就像有小沙子进到鼻子里一样难受,会让我们咳嗽个不停。
要是皮肤接触到它呢,可能就像被小刺扎了一下,会发红、发痒。
要是不小心吃到肚子里,哎呀,那就像吃了坏东西一样,会让我们的肚子不舒服,可能会恶心、呕吐呢。
我有个叔叔就在和这个十六烷基三甲基溴化铵打交道的工厂里工作。
有一次呀,他就跟我说,这个东西虽然有用,但是就像一个带刺的玫瑰。
你看玫瑰多漂亮啊,但是如果不小心被刺扎到就疼了。
他说在处理这个十六烷基三甲基溴化铵的时候,必须得穿上厚厚的防护服,戴上手套和口罩。
我就问他:“叔叔,那是不是就像超级英雄穿上战衣一样?”叔叔笑着说:“对呀,这样才能保护好自己呢。
”那在储存这个十六烷基三甲基溴化铵的时候呢,也要特别小心。
它就像一个需要特别照顾的小宝贝,不能和一些不相容的东西放在一起。
十六烷基三甲基溴化铵直接处理钙基蒙脱土
第4 5卷
第 2期
吉 林 大 学 学 报 (理 学 版 )
J U N LO LN U I E ST ( C E C DT O O R A FJ I N V R IY S I N EE II N) I
Vo. 5 No 2 14 .
i el l 0 )pa ep a ,icessf m 14 m o e n r me a pcn f h l ,cr p n igt h 0 ln ek n rae r .9 n ft t a l t a e 1 o h
Ma 2 7 r 00
20 0 7年 3月
十 六烷 基 三 甲基 溴化 铵 直 接 处 理 钙基 蒙脱 土
崔继文 , 孙瑞岩 李士伟 王力峰 那 , , ,
3 .长春 中医药大学 药学院 , 长春 10 2 ) 30 1
辉
( .吉林大学 化学学 院,长春 102 ; .佳木斯大学 化学与药学院 , 1 30 1 2 黑龙江 省 佳木斯 14 0 ; 50 0
Ca M o t o i o ie Die ty M o fe y - n m rl n t r cl di d b l i H e a c lTrm eh lAm m o i m o i x de y i t y n u Br m de
C i e ,S i a IS i e UI — n ’ UN Ru— n ,L h— i,W A ifn Jw y w NG L— g ,NA Hu e i ( .C lg hmsy Jl n e i ,C agh n10 2 , h a; 1 ol efC e ir, in U i rt h n cu 30 1 C i e o t i v sy n 2 oeeo hm t n h ray J mui nvrt, m .C lg e ir a dP am c , i s U i sy J m ̄i 5 0 0 H i n in r ne C i ; l fC sy a e i 40 , eoga gP ̄i , hn 1 l  ̄ e a 3 ol e P am c , h ncu nv syo C ie d i , h n cu 30 1 C i ) .C lg h r ay C gh nU i r t f hns Mewn C a gh n102 , hn e o f a e i e e a
不同有机离子表面活性剂改性蒙脱土结构与性能比较-应用化学
土中存在有机阳离子,可以认定有机阳离子与蒙脱 土中的 Ca2+、Na+等离子发生了离子交换。而 SDS
改性土的红外光谱图与原土的基本相同,说明 SDS
未与蒙脱土结合,这是由于原土片层上存在大量不
可交换的负电荷,SDS阴离子无法与 MMT负电离子
发生交换;同时阴离子与蒙脱土表面吸附牢度在众 多阴离子中是最低的,即 OH- >CO2 3- >P2O4 7- >I- >Br- >Cl- >NO3- >F- >SO2 4-。所以 SDS上的磺 酸根 SO24-无法交换 OH-[9],而不能吸附在蒙脱土 上。 2.2 改性土的分散性能和吸附性能
2 结果与讨论
2.1 改性蒙脱土的结构表征 图 1为改性土及原土的 XRD图谱。由衍射角和 CuKαX射线波长计算 CTAB和 CTABSDS改性蒙
脱土 001层的层间距分别由原土的 15420nm增大至 21946和 18935nm。说明阳离子表面活性剂 CTAB通过离子交换进入了蒙脱土层间,使层间距扩大,使蒙脱土层间及表面产生亲油性,而有利于废 水中的有机物分子的吸附。而阴离子表面活性剂 SDS基本未进入到蒙脱土层间,层间距变化极小。不 同的表面活性剂对蒙脱土片层的膨化作用是不同的,这与表面活性剂的结构和性质有关。混合改性剂 的改性效果不如单独 CTAB改性的好,说明只有其中的 CTAB与蒙脱土层间阳离子发生交换作用,插入 层间。
第 30卷 第 12期
应用化学
Vol.30Iss.12
2013年 12月 CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY Dec.2013
不同有机离子表面活性剂改性蒙脱土结构与性能比较
赵彦钊a 张亚莉a 王 兰b
(陕西科技大学 a材料科学与工程学院;b生命科学与工程学院 西安 710021)
NBR/PP/蒙脱土纳米复合体系的制备和性能研究
பைடு நூலகம்
研究 与检测 ・ ee r n e t R s ac A d s h T
编者 按:聚 丙烯在 注塑 、薄膜和 纤维生产 中被 广泛应 用 ,不过其也存 在许 多不足 而
影 响 应 用 范 围进 一 步 扩 大 : 譬如 改进 其 韧 性 不足 的缺 点 ,共 聚 改 性 则是 一 种理 想 方 法 。
5 t a d PP g— W % n — AA s 1 W t . i 0 %
K e wo d :Poy o yln Acyi cd M o t rlo i NBR Na o o y rs l prp e e rl a i c nmo ilnt e n c mpo i st e
当十六烷基三 甲基溴化铵 (TB CA )改性的蒙脱土用量为5t W %、P.一 用量为 lW%时,NRP/ Pg从 Ot B/P蒙脱土纳米复合材料的断裂伸长率提
高2 %,拉伸强度提高l %,撕裂强度提高8 %。 0 0 O 关键词 ・聚丙烯 丙烯酸 蒙脱土 丁腈橡胶 纳米复合材 料
Absr c :T t a t NBR/ o o i swe ep e a e i l b e d n . n wh c o i — h s r f c p l m e f — — PP c mp s t r r p r d v a me t l n i g i i h s ld p a eg a t o o y ro PP g AA s d a o a i iie . e u e sc mp t lz r b
mee o o iewa n ra eb 0 tn ies e g hice s y 1 % ,e rs e ghb 0 wh n tec ne t fM M Tm o ie t TB i tr mp st sice s y2 % e sl t n t n r aeb 0 c r ta t n t y 8 % r e o tnso h df dwi CA s i h
210998429_有机蒙脱土的制备与性能表征
【试验研究】有机蒙脱土的制备与性能表征高玉娟,闫平科,程 亮(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁 阜新 123000)摘要:本文采用十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵分别对蒙脱土进行有机改性,对样品进行了X-射线衍射、红外光谱和热稳定性分析。
结果表明三种插层剂均已进入蒙脱土的层间,有机蒙脱土的层间距由1.54nm分别增加到2.14nm、2.84nm和3.80nm。
通过对蒙脱土改性前后DTA和TG分析,发现经过有机化改性后的蒙脱土对层间水分子的吸附明显变弱,吸附水和结构水的脱除温度明显降低。
实验结果证明,有机季铵阳离子完全可以插层进入蒙脱土层间,并且随着有机改性剂碳链的增长,蒙脱土的层间距增大。
同时,有机改性剂进入蒙脱土晶层中明显改变了蒙脱土表面的亲疏水性能,使其由亲水性变为疏水性,这对利用有机蒙脱土制备纳米复合材料具有一定的指导意义。
关键词:有机蒙脱土;纳米复合材料;表征中图分类号:P619.255;TB332 文献标识码:A 文章编号:1007-9386(2008)05-0034-03The Preparation and Characterization of Organic MontmorilloniteGao Yujuan, Yan Pingke, Cheng Liang(College of Resource and Environment Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000,China)Abstract: This article using hexadecyl trimethyl ammonium bromide, the octadecyl trimethyl ammonium chloride and the double octadecyl dimethyl ammonium chloride to intercalated modification on the montmorillonite separately. And doing the X-ray diffraction, the infrared spectrum and the thermostable analysis on the sample .The result showed that three kinds of intercalators all have entered the intercalation of montmorillonite interlayer, organic montmorillonite layer spacing increases from 1.54nm to 2.14nm, 2.84nm and 3.80nm separately. The DTA and the TG analysis for the montmorillonite clay before and after the modification indicates that the montmorillonite clay weakens the interplayer water molecule adsorption obviously, the temperature of adsorbing water and the structure water decreased significantly, after the organizing modification. This experimental result proved that the organic quaternary ammonium cation definitely can insert into the clay layers, and the montmorillonite clay layer spacing is increasing along with the organic modifier carbon chain's growth. At the same time, the entry of organic modifiers montmorillonite layers significant changed on the surface of the montmorillonite affinities water properties, from hydrophilic to hydrophobic, providing the thinking of utilizing the organic montmorillonite clay preparation of nanocomposites.Key words: organic montmorillonite; nanocomposites; characterization蒙脱土的主要成分为蒙脱石,系一种层状结构的铝硅酸盐矿物,因其独特的结构及来源易、价格低而受到大家的青睐和重视,并在聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备与研究中表现出一定的重要性。
有机蒙脱土的制备与表征
有机蒙脱土的制备与表征韩世虎;赵宇飞【摘要】为了后期制得插层型或剥离型的聚合物∕层状硅酸盐纳米复合材料,利用溶液搅拌法,将十六烷基三甲基溴化铵作为插层剂,对无机蒙脱土进行有机化改性,并对其进行红外光谱、热失重以及X射线衍射等进行表征分析.实验结果表明:插层剂已经成功插入到蒙脱土中,蒙脱土层间改性剂负载量约为4.59%,蒙脱土的层间距从1.347 nm扩大到2.122 nm.【期刊名称】《成都大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】3页(P414-416)【关键词】蒙脱土;有机改性;十六烷基三甲基溴化铵;溶液搅拌法【作者】韩世虎;赵宇飞【作者单位】成都理工大学材料与化学化工学院,四川成都 610059;成都理工大学材料与化学化工学院,四川成都 610059【正文语种】中文【中图分类】TB334聚合物/粘土纳米复合材料,是众多纳米复合材料中重要的一类.纳米粘土的存在可以明显改善高分子材料的机械性能、热稳定性、气体阻隔性、阻燃性和导电性等等,具有较传统聚合物/无机填料复合材料无可比拟的优点[1-3].传统的共混复合方法制备的超细无机粉末填充聚合物复合材料远远没有达到纳米分散水平,只属于微观复合材料,而且粒子的表面能大,在高分子材料中粒子易团聚,填料与聚合物基体间的界面张力也难以完全消除[4].而蒙脱土作为一种层状硅酸盐材料,当被有机改性剂改性后,不仅可以改善蒙脱土的层间化学微环境,使蒙脱土由亲水性转变为亲油性,还能降低蒙脱土的表面能,使其层间距增大(见图1),将改性后的蒙脱土添加到高分子中可形成插层型或剥离型的聚合物/粘土纳米复合材料[5].研究发现,蒙脱土是一种2∶1型含水层状硅酸盐材料,主要成分为氧化铝和氧化硅,即每个单位晶胞由2个硅氧四面体晶片中间夹带1个铝氧八面体晶片构成“三明治”状结构,二者之间靠共用氧原子连接.这种四面体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度有序的晶格排列,每层的厚度约为1 nm,具有很高的刚度,层间不易滑移.蒙脱土层内含有的阳离子主要是Na+、Ca2+、Mg2+等,其次有K+、Li+等.这些被吸附的阳离子与蒙脱土片层间常被水分子所隔,两者结合较松弛,因此可以同外部的有机阳离子进行离子交换[5-6].基于此,本研究采用具有长链烷基的十六烷基三甲基溴化铵对无机蒙脱土进行有机改性,并对其相应的性质进行表征.实验所用材料包括:钠基蒙脱土(Na-MMT)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、无水乙醇、蒸馏水和硝酸银.取适量Na-MMT在真空干燥箱中80 ℃加热干燥12 h,待用.将一定量的上述处理过的Na-MMT利用超声波分散在400 mL蒸馏水中得到Na-MMT分散液.取适量的CTAB溶解在60 mL乙醇后,并将其加入到Na-MMT分散液中,80 ℃磁力搅拌24 h.反复离心水洗后,直至滤液中加入硝酸银无沉淀,得到的滤饼在80 ℃真空干燥12 h,粉碎过筛,制得有机改性蒙脱土(OMMT).1)红外光谱(FTIR)分析采用德国Bruker Tensor-27型红外光谱仪测试,其扫描范围、分辨率和扫描次数分别为4 000~400 cm-1、2cm-1和32次.2)热失重分析(TGA/DTG)采用德国NETZSCH STA409PC型同步热分析仪进行测试,单次实验样品质量为5~8 mg,以15 ℃/min升温速率从25 ℃升至1 000 ℃,整个实验过程均处于高纯氩气的气氛中.3)X射线衍射(XRD)分析采用丹东方圆仪器DX-2700型X射线衍射仪进行测试,利用Cu-Kα靶源X射线(λ=0.154 nm),其工作电压为40 kV,电流为30 mA,6 °/min 的扫描速率在2θ=2 °~60 °区间范围内进行测试.未改性的钠基蒙脱土及经十六烷基三甲基溴化铵改性的有机蒙脱土的红外吸收曲线如图2所示.对照2个样品的分析结果可见,其共同拥有的吸收峰包括:3 620 cm-1附近的-OH 伸缩振动峰,1 029 cm-1附近的Si-O伸缩振动峰和797 cm-1附近的Al-O伸缩振动峰,这些峰的存在表明经改性后的蒙脱土基本结构并没有被破坏.不同的是,改性后的蒙脱土在2 947.49 cm-1、2 878 cm-1和1 483.54 cm-1出现新的峰,分别对应的是-CH3、-CH2和-N-CH3的吸收峰,这些峰均属于十六烷基三甲基溴化铵的特征峰.实验结果表明,改性后的蒙脱土确实有十六烷基三甲基溴化铵的存在,可以认定十六烷基三甲基铵盐的阳离子与蒙脱土的Na+进行了离子交换,即十六烷基三甲基溴化铵已经插入蒙脱土片层中.对蒙脱土和嵌入的化合物进行热失重分析,改性前、后的蒙脱土的TGA和DTG曲线如图3所示.从图3可知,未改性的蒙脱土失重呈现出两个阶段的特点:温度在50 ℃~200 ℃范围内,是蒙脱土失重的第一阶段,在100 ℃左右失重速率达到最大值,此阶段的失重是因为蒙脱土表面及片层间吸附水的脱除,失重约8.2%;温度在600 ℃~800 ℃范围内,蒙脱土出现第二次失重,在680 ℃左右失重速率达到最大值,失重约4.69%,这是因为片层间羟基脱水所致,此时晶格已经被破坏.而有机蒙脱土的热失重却表现得相对复杂,分为4个阶段:第一阶段与未改性的蒙脱土热失重类似,主要是吸附水和层间水的脱除,但是失重只有2%左右,这说明改性后蒙脱土吸水性下降,具有较好疏水性(亲油性);第二阶段热失重在200 ℃~300 ℃之间,主要是蒙脱土表面的改性剂在高温下分解导致的失重,失重约18%,并在250 ℃左右失重速率达到最大值,这和十六烷基三甲基溴化铵的熔点一致;第三阶段热失重在300 ℃~430 ℃之间,失重约4.75%,这是部分插入蒙脱土层间的改性剂分解导致的失重,因为蒙脱土片层对改性剂分子链的活动起到了一定的限制作用,导致了失重温度比上一阶段有所提高;在600 ℃以上的最后阶段热失重是层间羟基的脱除和全部插入蒙脱土层间的改性剂的分解,失重约4.53%,这主要是因为蒙脱土片层对热的阻隔作用和对分子链的限制作用,使有机分子链的活动进一步受到限制,从而使有机分子链的分解温度升高.综合改性前、后蒙脱土热失重的比例,计算得到改性后的蒙脱土插层型的有机负载率约4.59%.蒙脱土层间嵌入了体积较大的有机阳离子,必然引起蒙脱土层间距发生变化,并出现不同角度和衍射强度的衍射峰.利用X射线衍射对蒙脱土进行测试,观察蒙脱土改性前后层间距的变化,蒙脱土改性前、后的X射线衍射图如图4所示.从图4可见,未改性的蒙脱土在2θ=6.554 °处出现较强的衍射峰,该峰对应着蒙脱土(001)晶面的底面反射,根据布拉格方程2dsinθ=nλ得到对应的层间距d=1.347 nm;而改性蒙脱土(001)晶面的角度明显左移到2θ=4.160 °处,对应的层间距d=2.122 nm,该层间距明显较未改性的蒙脱土有所扩大.实验结果表明,十六烷基三甲基溴化铵与蒙脱土层间的Na+发生了离子交换,并插入到蒙脱土层间从而使层间距扩大.本研究通过溶液搅拌法制备了十六烷基三甲基溴化铵插层的有机蒙脱土.红外光谱测试表明,十六烷基三甲基溴化铵已经插入到蒙脱土层间;热失重分析表明,有机蒙脱土具有较好的疏水性,有机负载量约4.59%,也进一步支持了红外光谱分析的结果;X射线衍射测试表明,长链烷基铵盐确实与蒙脱土层间的Na+发生了离子交换,使其层间距由未改性的1.347 nm扩大到2.122 nm.本研究制得的有机蒙脱土完全可作为后期制备插层型或剥离型的聚合物/粘土纳米复合材料.【相关文献】[1]余倩,谭旭坤,毕明芳,等.改性蒙脱土应用现状的研究[J].化学世界,2015,56(6):374-377.[2]谢友利,张猛,周永红.蒙脱土的有机改性研究进展[J].化工进展,2012,31(4):844-851.[3]闫雷鸽.聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究[D].成都:四川大学,2006.[4]乔放,李强,漆宗能,等.聚酰胺/粘土纳米复合材料的制备、结构表征及性能研究[J].高分子通报,1997,10(3):135-143.[5]王毅,张盾.层状无机功能材料在海洋防腐防污领域的应用[M].北京:科学出版社,2016.[6]漆宗能,尚文宇.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践[M].北京:化学工业出版社,2002.。
纳米蒙脱土改性水性聚氨酯的研究进展
形成 高 度有 序 的准 二维 水性聚氨酯( u 采用水作 为分散介质 , wP ) 具 之 间靠 共 用氧 原子 连 接 , 晶片, 晶胞平 行 叠 置 , 于 21型三 层 夹 心结 构 , 属 : 有不污染环境 、 不易燃烧、 无毒并兼有溶剂型聚氨 酯 的很多优 异性能 而被广 泛应 用于 涂料 、 粘合剂 、 具 有很 高 的 刚性 , 间不 易滑 移 。每 个 结构 单元 层 n 长 宽 0 x0 n 纺织工业 等领域 。 水性 聚氨酯 的耐水 性 、 但 附着 的尺度 约 lm 厚 、 × 为 10 l0nl的片层 ,
MMT属于蒙脱土族矿物 ,天然蒙脱土是一 种层状结构、 片状结 晶的含水铝硅酸盐的土状矿 物, 主要成分为氧化硅 和氧化铝 , 其化学通式为
( lMg )i lO )・ ・HO ( 中 M = a、 A ̄ =s oo H 2( n  ̄) 其 . x l ( M N+
等㈣。 目前所采用的有机改性剂主要有氨基酸、 烷
纳米 蒙脱 土 改性 水性 聚 氨 酯 的研 究 进展
王 焕 徐 恒志 张文荣 许 戈文
( 安徽大学化学化工学 院 安徽省绿色高分子材料重点实验室 合肥 203 ) 3 0 9
摘要 : 纳米蒙脱土 因其特殊结构而在制备纳米复合材料领域起着举 足轻重的作用 。本 文综 述了纳米蒙脱 土改性水性 聚氨酯的制备方法 、 结构表征及 国内外最新研究进展。 关键词 : 水性 聚氨酯 ; 纳米蒙脱土 ; 研究进展
力、 耐热性等尚不及溶剂型聚氨酯 , 因而有必要对 水性聚氨酯进行改性以满足其应用需要[。纳米 3 l 4 ] 粒子具有与宏观颗粒所不同的特殊 的体积效应 、
年产6万吨的十六烷基三甲基溴化铵的设计
年产6万吨的十六烷基三甲基溴化铵的设计
十六烷基三甲基溴化铵(C16MTPX)是重要的化学中间体,是制备高级光滑剂、水凝胶剂、抗静电剂、无机滑动剂以及活性润滑油等的重要原料。
本
文给出了一种年产6万吨十六烷基三甲基溴化铵的设计方案。
该设计方案基于十六烷基三乙醇与晴氯酸反应得到十六烷基三甲基磷酸,然后由十六烷基三甲基磷酸和氯化钾反应得到十六烷基三甲基溴化铵的原理。
该反应工艺采用恒温加热凝胶混合反应的方式,以质量的比例混合十六烷基
三乙醇、晴氯酸和氯化钾,设置恒温加热搅拌罐,加热至150℃,反应时间
2小时,反应结束后取出反应液,十六烷基三甲基溴化铵通过离心分离和精
制工序得到。
经过经济分析,该工艺反应具有良好的回收率、经济性高、操作简便、
安全可靠并可达到设计要求的特点,所以是适合生产十六烷基三甲基溴化铵
的一种设计方案。
最后,根据该工艺反应工艺设备及工艺条件,结合当前经
济环境,根据文献资料,估算出该工艺反应的设备投资约为6亿元,单位产
品及各种损耗费用约为539万元/吨,足够满足各部门对该设计项目的要求。
青山湖湖面蓝藻治理与去除及选用试剂筛选实验方案设计
青山湖湖面蓝藻治理与去除及选用试剂筛选实验方案设计江西省环境保护科学研究院1.实验目的针对南昌市青山湖的水质情况以及蓝藻爆发的程度,选取了几种自制的对蓝藻吸附絮凝效果较好的试剂来对青山湖的蓝藻进行一个去除过程,并从中选取效果最佳的试剂进行批量化生产并投入实际运行使用。
本文设置实验装置及各因素试验,研究各个吸附絮凝剂对蓝藻的去除效果,力求为治理青山湖湖面蓝藻爆发问题提供解决方案,并进行室外试验模拟,以探求将筛选出来的最佳试剂投入实际运行当中,为治理青山湖蓝藻爆发提供并为此技术和试剂的推广应用提供可靠的理论依据、科学实践经验和最佳的适合的设计运行参数。
2.实验设计蓝藻是水体产生水华现象最主要的因素之一,其在夏季常出现大爆发现象。
在温度大于等于28摄氏度,pH值在8.0~9.5之间时,藻类的繁殖效率最高,速度最快,最适宜其生长。
尤其是在低N/P比或磷含量较高的水体中。
2.1实验材料和仪器2.1.1实验仪器本次实验实验仪器主要包括有:混凝实验搅拌机;pH 计;分光光度计;分析天平;光学显微镜;离心机;电热恒温鼓风干燥箱。
马弗炉;聚四氟乙烯反应釜;分析天平。
2.1.2实验材料实验材料与试剂:(1)壳聚糖(青岛海生生物工程有限公司生产,脱乙酰度纯度>90%。
)(2)AlCl3·6H2O (3)无水乙醇;NaOH;HCl(4)高粘凹凸棒石(5)十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)(6)聚合氯化铝(PAC)(7)蒙脱土(8)高岭土(9)废铁屑(10)无水氯化铁(11)无水氯化镁(12)NaOH(13)无水乙醇C2H5OH(14)氯化钠(15)氯化氢HCl 32%~38%。
粘土矿物经烘干后磨碎,过 200目筛子,干燥保存。
2.2初步筛选准备用于去除蓝藻的试剂包括有三大类:改性蒙脱土,改性高岭土和改性高粘凹凸棒石。
本文将分段简述三类试剂及其具体的改性方法以及对蓝藻去除的实验。
主要的监测指标为叶绿素a、浊度、藻细胞数、总磷、总氮和COD。
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十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土的制备及其保水性能∗张增志;渠永平;马丹丹;杜红梅【摘要】This study was conducted to solve the problem of sand-fixation and moisture retention in desertifica-tion region,the montmorillonite was modified by hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTMAB).The wa-ter retention property was studied in an artificial climate box with simulating desert climate and the materials were analyzed and characterized by means of SEM,FT-IR,XRD and TGA measurements.The results showed that CTMAB had intercalated into the interlayers of montmorillonite and d (00 1) layer space increased from 1.25 104 to 2.09212 nm.The organic montmorillonite had excellent water retention property.The clay particles were cemented through the interactions of CTMAB,and the strength and stability of the bonding layer signifi-cantly increased.The hydrophobic ends of CTMAB connected to form a hydrophobic network to inhibit the wa-ter evaporation.Grass-planting experiment showed that the germination rate of grass seed with organic mont-morillonite was significantly improved to 48%,while the rate for control group was only 8%.%针对荒漠化地区沙土水分涵养难的问题,用十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammoni-um bromide,CTMAB)插层改性制备有机蒙脱土保水材料.研究了材料在模拟沙漠气候条件下的保水性能,并采用 X 射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、扫描电子显微镜对材料进行分析和表征.结果表明,CTMAB 插层进入蒙脱土层间,(001)面层间距由1.25104 nm 增大到2.09212 nm,同时该材料保水性能良好,CTMAB 亲水端进入蒙脱土层间,将松散的蒙脱土颗粒胶结起来,其憎水端相互连接形成憎水网络,从而在地表形成透气保水的固结层来有效降低水分蒸发.模拟沙漠气候条件下的植草试验表明,施用该材料后草籽发芽率从对照组的8%提高到48%.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P7067-7071)【关键词】十六烷基三甲基溴化铵;蒙脱土;改性;制备;保水性能【作者】张增志;渠永平;马丹丹;杜红梅【作者单位】中国矿业大学北京生态功能材料研究所,北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所,北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所,北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TB341 引言荒漠化是影响人类生存和发展的全球性灾难[1],而我国是世界上受荒漠化影响较为严重的国家之一[2],当前我国荒漠化面积约占全国陆地面积的1/4,因此新型固沙剂一直是研究热点[3-5]。
王银梅等研制了SH新型高分子固沙材料[6],研究其固化沙体的强度及相关特征,并实验了其对植物生长的影响等。
杨明坤等[7]合成了羧甲基纤维素钠接枝丙烯酰胺的固沙剂,并测试了其固化层厚度和保水性能等。
苏鹏等[8]合成了丙烯酸/全氟辛基甲基丙烯酸酯共聚物,改善了化学固沙剂固沙层渗水速率低和吸水率高的特点。
刘瑾等[9]研制了聚氨酯型固沙剂,并在室内测试其固沙性能。
这些材料固沙效果均较好,但其对应苗木成活率相对不高。
王博涛等[10]研究了利用山梨糖醇酐油酸酯乳化木蜡改性粘土制备固沙植草喷膜材料,具有很好的保水固沙效果,但由于原料及工艺导致的成本过高影响其使用。
蒙脱土有机插层改性是近年来的研究热点[11-15],有机改性剂通过离子交换进入蒙脱土层间,改善其分散性能、吸附性能等。
由于蒙脱土层间多带有过剩的负电荷,因此目前常用的改性剂主要是长链烷基季铵盐类等阳离子表面活性剂[16-20]。
目前有关蒙脱土插层改性已有很多研究,但将其作为固沙保水材料的尚未见报道。
针对荒漠化治理中沙土有效水分涵养的难题,本文提出利用成本较低的十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl tri met hyl a mmoniu m br o mide,CT MAB)直接插层改性蒙脱土,将其与水混合制浆后淋洒到沙层表面,可在沙层表面形成透气保水的固结层,固定沙面的同时可以抑制沙层水分蒸发,为植物生长提供适宜的土壤湿度,实现生物固沙的有效水分条件。
本文制备了CT MAB改性蒙脱土,测试其在模拟沙漠气候环境下的保水性能,用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、扫描电子显微镜等对其插层效果及保水机理进行了分析,并对施用该材料后草籽发芽率的变化进行了研究。
2 实验2.1 试剂与仪器十六烷基三甲基溴化铵(CT MAB),北京化学试剂公司,分析纯;钠基蒙脱土,200目,阳离子交换容量(CEC)为90 mmol/100 g,浙江丰虹新材料股份有限公司;美洲王草籽,北京金土地农业技术研究所,其它试剂为分析纯。
人工气候箱,宁波莱福科技有限公司的PQX多波段人工气候箱;X射线衍射仪,日本理学D/MAX-2200PC型X射线衍射仪;红外光谱分析仪,美国尼高力公司的NEXUS 670型红外光谱分析仪;热分析仪,美国Per kin El mer Dia mond SⅡ综合热分析仪;电子显微镜,日本日立S-3400型电子显微镜;水分测定仪,德国赛多利斯M30型快速水分仪。
2.2 有机蒙脱土的制备在300 g水中加入10 g蒙脱土,加热到一定温度后搅拌3 h,然后分别加入3.3,6.6和9.9 g CT MAB(即分别对应蒙脱土的1CEC(cation exchange capacity)、2CEC、3CEC),继续恒温搅拌3 h,自然冷却后取出,离心分离,用50%的乙醇溶液洗涤,直到上层清液p H值为7,在80℃真空烘箱中烘干,研磨,过200目筛,即得有机蒙脱土。
加入适量去离子水制得浓浆体后通过自制的淋洒器(底部布满孔洞的塑料杯)均匀洒到相对湿度为45%的粗砂上。
根据CT MAB的不同含量3.3,6.6和9.9 g,将各试样对应命名为 C1、C2和C3,另外制作未改性蒙脱土为空白对照组C。
2.3 测试与分析2.3.1 材料保水性能测试利用PQX多波段人工气候箱模拟荒漠化地区气候环境,温度50℃,相对湿度0,光照强度100%,时间7 h;温度40℃,相对湿度0,光照强度60%,时间3 h;温度27℃,相对湿度0,光照强度0,时间8 h;温度27℃,相对湿度0,光照强度40%,时间3 h;温度32℃,相对湿度0,光照强度60%,时间3 h;24 h循环运行(模拟沙漠气候测保水性,所以外界不加湿)。
C、C1、C2和C3每组制备5个平行样,每隔一定时间测试粗砂平均湿度。
2.3.2 材料的测试与表征用日本理学D/MAX-2200PC型X射线衍射仪测定试样的XRD图谱,铜靶(λ=0.154059 n m),管电流I=100 mA,扫描速度5°/min;用 NEXUS670FT-IR光谱仪对试样进行红外光谱分析,测试范围500~4 000 c m-1,扫描次数128次,分辨率8 c m-1;用美国Per kin El mer Di mond SⅡ综合热分析仪对材料进行热分析,温度28.5~450℃,升温速率10℃/min,氮气保护气;用日本日立S-3400型电子显微镜观察改性前后试样表面形貌。
2.3.3 模拟植草实验在相对湿度为45%的粗砂中预先放入等量美洲王草籽(约100粒),将各试样浆体均匀淋洒覆盖在粗砂上,草籽采用自然生长方式,其生长过程中无人工灌溉。
每组制备5个平行样,利用人工气候箱模拟沙漠气候,15 d后观察各组草籽平均发芽率。
3 结果与讨论3.1 材料保水性能分析图1为各组试样的保水曲线,由图1(a)可知,空白对照C组,含水率快速下降,而有机改性后的3组试样,含水率下降明显变缓。
图1(a)曲线下降斜率不一致,是由于模拟沙漠气候条件设定的光照强度和温度随时间变化而导致。
由图1(a)可知,光照强度大、温度高时粗砂含水量下降幅度明显高于光照强度低、温度低时。
24 h后 C、C1、C2和 C3含水率分别为14.2%,36.3%,40.6%和41.2%。
由图1(b)可知,C组在第3 d含水率几乎下降为0,而使用改性材料的3组试样,保水性能明显加强,到实验第7 d,都有10%以上的含水率,其中C2和C3保水性能较为接近,第7 d的含水率分别为18.6%和20.1%。
这说明改性蒙脱土的使用显著提高了砂土保水性能。
这是因为CT MAB将松散的蒙脱土胶结后形成较致密的固结层,使水分上升难度加大,砂土蒸发量大大减少,保水性能明显提高。
图1中C1、C2、C3为CT MAB与蒙脱土的质量比为0.33,0.66,0.99。
C为空白对照。
图1 粗砂含水率随时间的变化Fig 1 Changes of moist ure content of sand wit h ti me3.2 材料保水机理分析图2为各试样的X射线衍射图谱。
由图2可知,原土样C的d 001特征峰对应衍射角2θ值为7.06°,根据布拉格方程2dsinθ=nλ可得对应的晶面间距为d 001=1.25104 n m,而改性粘土的d 001特征峰对应衍射角2θ为4.22°,对应d 001=2.09212 n m,层间距增大0.84108 n m,说明CT MAB插层进入蒙脱土层间。