凹凸棒黏土的改性處理及其理化性質(zhì)研究.pdf

1、凹凸棒黏土(APT)是一種層鏈狀含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，特殊的棒晶結(jié)構(gòu)使其具有吸附和膠體載體等功能。因此，被廣泛的應(yīng)用于石油、化工、建材、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。然而，天然APT由于范德華力和氫鍵作用，凹凸棒石棒晶通常以聚集體或棒晶束的形式存在，APT沒有充分發(fā)揮自身的膠體性能。因此，如何解離APT的棒晶束，提高其附加值成為目前APT研究的熱點之一。本論文以提高APT的黏度，擴大其在復合材料中的應(yīng)用為目的，通過高壓均質(zhì)處理方法對APT

2、進行鹽處理和有機改性，研究了不同改性劑及改性條件對APT黏度的影響，同時將改性的APT應(yīng)用于聚乙烯醇復合膜的制備，其主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.采用不同濃度的乙酸鎂對APT進行改性處理，考察了懸浮液濃度、pH值、溫度和攪拌時間以及放置時間等因素對APT在蒸餾水和飽和氯化鈉水溶液中黏度的影響，并通過FTIR、XRD、SEM、BET、Zeta電位、XRF等手段對其進行表征和分析。結(jié)果表明，在乙酸鎂濃度10％、懸浮液濃度7.5％、p

3、H=8、溫度20℃、攪拌時間14h和放置時間24h的條件下，改性APT有最高的黏度。與APT原土相比，改性后其黏度在蒸餾水和飽和氯化鈉水溶液中分別提高了63.4％和31.6％。
　　 2.采用不同濃度的焦磷酸鈉對APT進行改性處理，考察了焦磷酸鈉濃度及高壓均質(zhì)壓力對APT黏度的影響，同時采用FTIR、XRD、SEM、BET、Zeta電位、XRF等手段對其進行表征和分析。研究結(jié)果表明，焦磷酸鈉和高壓均質(zhì)過程可明顯影響改性APT的理

4、化性能。在焦磷酸鈉質(zhì)量百分濃度0.5％，均質(zhì)壓力20MPa的條件下，改性APT有最高的黏度，與未高壓均質(zhì)相比，均質(zhì)過程使APT的黏度增加了38.0％。
　　 3.在APT焦磷酸鈉改性的基礎(chǔ)上，采用高壓均質(zhì)和不同類型表面活性劑對其進行有機化改性，考察了表面活性劑種類和濃度對APT黏度的影響。結(jié)果表明，高壓均質(zhì)過程、表面活性劑種類和濃度對APT黏度有顯著影響。在十八烷基三甲基溴化銨質(zhì)量百分濃度0.5％和均質(zhì)壓力20MPa的條件下，改

5、性APT有最高黏度。與質(zhì)量百分濃度0.5％焦磷酸鈉改性、未經(jīng)過高壓均質(zhì)處理的APT相比，經(jīng)十八烷基三甲基溴化銨進一步改性黏度提高了95.5％。
　　 4.采用溶液一流延成膜法，將改性的APT與聚乙烯醇(PVA)復合制備PVA/APT納米復合膜，考察了APT質(zhì)量百分濃度、均質(zhì)處理APT和改性APT種類對復合膜力學性能和耐水性能的影響。結(jié)果表明，相比于純PVA膜，當添加20MPa均質(zhì)處理APT量為3％時，復合膜具有最優(yōu)的性能，斷裂伸