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科技發(fā)展
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哪些硅酸鹽層狀礦物需要插層改性？
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)    更新時間：2017-06-14 08:45:56    瀏覽次數(shù)：
 
　　在自然界中，有很多無機(jī)礦物具有層狀結(jié)構(gòu)，例如高嶺土、石墨、云母、金屬氧化物以及層狀硅酸鹽等。插層改性是利用層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的陽離子可交換性，利用離子交換反應(yīng)將有機(jī)分子插入其層間，達(dá)到擴(kuò)張層間距，改善層間微環(huán)境，使層狀硅酸鹽礦物內(nèi)外表面由親水性變?yōu)槭杷?，增?qiáng)硅酸鹽結(jié)構(gòu)層與聚合物分子鏈間的親和性，降低硅酸鹽礦物表面能。
　　
　　1、高嶺土
　　高嶺土插層納米材料具有更好的可塑性、白度、易分散性、吸附性，更可以賦予材料光學(xué)、電學(xué)及磁性能，擴(kuò)大了高嶺土粘土的應(yīng)用范圍。
　　高嶺土插層是使用一些化學(xué)助劑進(jìn)入高嶺石層間破壞或減弱高嶺土層間作用力，并通過對插層復(fù)合物進(jìn)行加熱、超聲處理、水洗或微波條件下結(jié)合化學(xué)助劑的作用，強(qiáng)烈發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致高嶺土的層間作用力得到破壞或是一定程度的減弱，最后依次經(jīng)過研磨、水洗、干燥等技術(shù)得到粒度達(dá)到納米級的納米高嶺土。

高嶺土插層

　　插層法是目前最有希望也是最有效的制備納米級高嶺土的技術(shù)。常使用的化學(xué)助劑包括:醋酸鉀、二甲基亞砜、脲、甲酰胺、水合聯(lián)氨及其延伸物等。
　　
　　2、石墨
　　石墨是一種典型的二維層狀無機(jī)高分子材料，其層與層之間僅依靠的范德華力結(jié)合，碳層之間的結(jié)合力弱，間距較大，導(dǎo)致多種化學(xué)物質(zhì)（原子、分子、離子和離子團(tuán)）可以插入層間空隙，形成石墨插層化合物。

石墨插層

　　石墨插層化合物不僅保留了石墨原有的理化性質(zhì)，而且由于插入物質(zhì)與碳層之間的相互作用而呈現(xiàn)出石墨與插層物質(zhì)均不具備的一些新的特性，如高電導(dǎo)性、同位素分離效應(yīng)、催化效應(yīng)、觸媒特性、儲氫特性和密封效應(yīng)等，特別是某些石墨插層材料還出現(xiàn)了超導(dǎo)性能，因而作為一種新型的納米級復(fù)合材料，顯示了廣闊的應(yīng)用前景。
　　常用的石墨插層化合物的制備方法主要有熔融法、溶劑熱法、雙室法?；瘜W(xué)法、電化學(xué)法，此外還有固體加壓法、爆炸法和光化學(xué)法等方法。

石墨插層

　　3、水滑石
　　水滑石是一種陰離子型層狀材料，與其衍生物類水滑石、柱撐水滑石統(tǒng)稱為層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物。

水滑石插層

　　水滑石二維限域?qū)娱g的小陰離子可以被交換成具有催化活性的大分子，如有機(jī)酸、金屬有機(jī)絡(luò)合物和金屬卟啉環(huán)等。將多酸陰離子插層到水滑石層間，制備多酸基插層結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料是固載多酸分子的一種行之有效的方式。
　　
　　4、蛭石
　　蛭石是一種在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的非金屬礦，其結(jié)構(gòu)中含有可膨脹的層間域，具有良好的陽離子交換性、膨脹性、吸附性，己成為制備輕質(zhì)建材、催化劑、載體、納米復(fù)合材料、環(huán)境保護(hù)材料等材料的重要原料。

蛭石插層

　　蛭石的插層改性包括無機(jī)柱撐改性和有機(jī)插層改性。
　　蛭石的無機(jī)柱撐改性：聚羥基鋁/鐵柱撐蛭石是較常見報道的無機(jī)柱撐蛭石，其中以鋁柱撐為典型代表，Al柱撐蒙脫石是研究最多的無機(jī)插層柱撐層狀硅酸鹽材料。無機(jī)柱撐蛭石由于有較大的比表面積而具有較好的吸附性能，主要用在污染物吸附領(lǐng)域。
　　蛭石的有機(jī)插層改性是利用蛭石層間域內(nèi)水分子和陽離子具有可交換的特性，通過陽離子交換，使有機(jī)陽離子進(jìn)入層間域內(nèi)，形成有機(jī)插層蛭石/有機(jī)蛭石。
　　根據(jù)插層有機(jī)陽離子種類的不同，目前蛭石有機(jī)插層主要有胺鹽改性、有機(jī)大分子改性兩大類，胺鹽改性又分為季銨鹽改性和其他胺類化合物改性。
　　
　　5、絹云母
　　絹云母是重要的工業(yè)礦物原料，制備絹云母有機(jī)插層改性產(chǎn)物和絹云母納米單元片體不僅能夠最大程度地發(fā)揮絹云母的優(yōu)良屬性，而且能夠通過附加新的功能作用，是提高絹云母價值和實現(xiàn)高檔次應(yīng)用的重要手段，是絹云母的最有前景的發(fā)展方向。
　　研究表明：插層改性后的絹云母由親水變?yōu)槭杷?，顆粒的表面接觸角增大，表面能降低；對有機(jī)改性絹云母進(jìn)行機(jī)械剝離和超聲剝片，均可制得絹云母納米單元片體。
　　
　　6、蒙脫石
　　蒙脫石是非金屬黏土礦中的重要礦物品種，其有機(jī)化插層改性是其深加工高附加值利用的重要途徑之一。改性后的蒙脫石在有機(jī)相中具有較好的分散性、凝膠性、吸附性和納米效應(yīng)等。
　　凝膠和觸變型有機(jī)插層蒙脫石，主要用于油漆、油墨、潤滑脂、溶劑型鉆井泥漿、環(huán)保和日用洗滌用品等領(lǐng)域，主要是利用有機(jī)插層蒙脫石的凝膠和觸變性，即黏度性能。
　　納米分散型有機(jī)插層蒙脫石，主要用做蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料制備。其中的非反應(yīng)有機(jī)插層蒙脫石，由于制造成本較低和應(yīng)用方便，是目前蒙脫石納米復(fù)合材料的主要應(yīng)用品種，具有使用量少、復(fù)合材料熱力學(xué)性能改善明顯、制品輕、阻隔和阻燃性好等特點，可以用做阻隔包裝材料和加工成各種阻燃器件。
　　反應(yīng)型有機(jī)插層蒙脫石，由于在聚合前加入，聚合加工時一般在隔氧條件下操作，不僅蒙脫石分散更均勻、晶層解離更完全、性能更穩(wěn)定，而且制品外觀色澤好。
　　吸附型有機(jī)插層蒙脫石，主要應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)材料和特殊藥用原料等。其原理是用有機(jī)插層劑將層間距適當(dāng)撐開，以利于做環(huán)境吸附處理材料時，快速吸附苯類或其它有機(jī)或無機(jī)物；而藥用材料除考察對大分子有機(jī)物的有效吸附外，對礦物原料的重金屬含量要求較嚴(yán)，必須符合藥用標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　7、累托石
　　累托石是一種規(guī)則的間層物質(zhì)，天然的累托石層間距比較小，尋找合適的試劑和工藝將累托石的間層撐開到足夠大的程度，開發(fā)其在材料中的應(yīng)用是研究的一個熱點。
　　在環(huán)保廢水處理中應(yīng)用方面，插層改性可擴(kuò)大累托石層距，提高其比表面積和活性通道孔徑，為累托石在廢水處理、汽車尾氣處理、三元催化器載體、臭氧抑制載體等方面應(yīng)用提供了可能。

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