[发明专利]用球磨法制备大层间距有机蛭石

说明书

技术领域

本发明涉及一种用球磨法制备大层间距有机蛭石

背景技术

蛭石矿产是我国有潜在优势的非金属矿产之一，新疆尉犁蛭石矿是我国最大的蛭石矿，储量约占全国的90％。但新疆蛭石年产量的接近90％以上以原料的形式出口到国外，剩余的10％的大部分也销往内地，在新疆本地只有少量经过简单膨化的产品，总体上还处于原料输出地的局面。为改变这种局面，需要在蛭石的深加工和高价值利用方面加大投入，这对新疆蛭石的资源优势向科技优势、产业优势、经济优势转化，以及对新疆的经济建设和社会发展都具有非常重要的意义。

蛭石是结构层为2∶1型的层状硅酸盐矿物，与蒙脱石有相似的结构，具有可膨胀的层间域，层间域内具有水分子和可交换性阳离子。虽然近些年对蒙脱石的研究很深入、其应用日益广泛，但蛭石与其相比，蛭石具有结晶好、性质稳定、层间电荷稳定、阳离子交换能力强、矿物纯、易分选等优势，此外还有保温、轻质、抗冻、抗菌等优异性能，因此它受到了越来越多的重视，由此已经产生了许多与之相关的深加工技术，如剥分、改型、改性(酸处理、热处理、有机化处理、聚合金属阳离子柱撑处理)等。而利用阳离子可交换性使有机阳离子插入到蛭石层间，制备插层型有机蛭石的研究一直是近年来该领域的研究热点。

对蛭石的有机改性而言，常用的有机试剂是多于12个碳原子的长链季铵盐；常用的制备方法是在热溶液体系里，通过蛭石层间的无机阳离子与热液里的铵盐阳离子进行离子交换，从而在改善蛭石疏水性的同时增大蛭石的层间距。层间距越大，蛭石就有更大的空间容纳其它有机分子。这使得大层间距的有机蛭石在吸附有机物、制备聚合物/蛭石纳米复合材料等方面具有更大的应用价值。

由于蛭石的层间电荷密度相当大(0.6-0.9)，极高的层间库仑力使得无机物片层间作用力过大，不利于大分子链的插入，与有机阳离子交换较难进行，使得大层间距有机蛭石的相关报导也较少。目前国内外学者对有机蛭石的制备原理、方法以及应用方面做了许多研究，其中主要采用热液搅拌法。中国专利200510110951.5“球磨法快速制备插层型蛭石超细粉体”是华东理工大学以被粉碎的河北石家庄蛭石原矿和铵盐为原料，将它们直接与水混合再球磨，制备出的有机蛭石的层间距为4.5nm左右。

本发明以全国储量最大的新疆尉犁蛭石为原料，先使用氯化钠和盐酸对其协同处理得到优质的钠化蛭石，然后与溶解完全的铵盐溶液混合均匀，再借助球磨作用制备出层间距可达5.1nm左右有机蛭石，为制备大层间距的有机蛭石提供了新的途经。

发明内容

本发明目的在于，研制一种用球磨法制备的大层间距有机蛭石，该有机蛭石以新疆尉犁蛭石为原料，通过氯化钠和盐酸的协同作用对其进行钠化和提纯，得到阳离子交换量较高、同质性良好的钠化蛭石，再以十六烷基三甲基溴化铵为插层剂，利用球磨产生的机械能驱使铵盐阳离子进入层间进行阳离子交换反应，得到大层间距的有机蛭石，其层间距(d₀₀₁值)为4.936-5.243nm，并且蛭石粉末具有较小的空隙率、较大的堆积密度。该有机蛭石在作为催化剂载体和有机物的吸附剂方面，具有很好的应用前景。本发明所涉及的球磨法对其它烷基铵盐改性蛭石具有普遍适用性，同时，该制备方法也具有较好的一致性和重复性。

本发明所述的用球磨法制备大层间距有机蛭石，以蛭石为原料，在钠化和酸化的协同作用下得到钠化蛭石，再以十六烷基三甲基溴化铵为插层剂，利用球磨产生的机械能驱使铵盐阳离子进入层间进行阳离子交换反应的方法，制备出大层间距的有机蛭石，具体操作按下列步骤进行：

a、将蛭石用去离子水清洗干净，干燥48小时；

b、用万能粉碎机将蛭石粉碎，过325目筛，得到粉末；

c、配制含有氯化钠1.0mol/L和盐酸0.25mol/L的溶液，将步骤b蛭石粉末通过搅拌分散在溶液中，形成含蛭石质量分数为15％的浆料，再超声分散，反应温度50-80℃，反应时间12-48小时；

d、反应结束后，采用去离子水清洗，真空抽滤，直到用0.1mol/L的AgNO₃检测过滤液中没有Cl^-存在为止，得到固体样品；

e、将固体样品在鼓风干燥箱中温度70℃，干燥24小时，研磨、过200目筛，得到钠化蛭石；