[发明专利]一种甲基丙烯酸金属盐插层改性的高岭土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能化高岭土的制备方法，具体涉及一种甲基丙烯酸金属盐插层改性的高岭土及其制备方法。

背景技术

高岭土是一种1:1型的层状硅酸盐，它的晶体单元是由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体通过共同的氧互相连接而成的。它的晶体结构式理论为A1₄[Si₄O₁₀][OH]₈，A1₂O₃41.2%，SiO₂48.0%，H₂O10.8%，由于类质同象代替，常含有少量的Fe，Mg、Mn、Cu、Cr等。高岭土的结构单元间是通过氢键和范德华力连接而成的层状堆叠。而质纯的高岭土具有白度高、质地易于分散悬浮于水中，良好的可塑性和高的烧结性、优良的电绝缘性以及良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换容量、较高的耐火度等理化性能，因此可以广泛应用于造纸、涂料、陶瓷、橡胶、塑料等领域。

由于高岭土颗粒表面能高、亲水疏油，与大部分的橡胶基质的界面性质不同，二者相容性差，因此高岭土难以均匀分散其中，容易发生团聚，因此须对其进行表面改性处理，提高其在橡胶基质中的分散性及相容性，同时提高高岭土/橡胶复合材料的综合性能。目前高岭土改性的方法较多，如中国专利CN200410026437.9，采用插层法得到改性高岭土，其插层率90%以上，同时，中国专利CN200510018202.X采用超细粉碎和煅烧制备改性高岭土用于氯化丁基橡胶中进行补强，以及中国专利201010503844.X采用表面改性的方法，将硅烷和钛酸酯等加入高岭土进行混合，用于制备高岭土/丁苯橡胶复合材料，等等。但是这些改性方法存在一个共同的问题，就是只是改善了高岭土在橡胶基体中的分散性和相容性，使高岭土自身的性能能够体现出来，而这种改性方法得到的高岭土功能单一，对于橡胶材料的力学性能提高不明显。

因此，可以通过引入各种功能化活性点以此达到性能的进一步提升，而不饱和羧酸金属盐功能化高岭土不仅可以改善高岭土的分散性和相容性，同时在不影响高岭土的性能前提下，有利于进一步扩大橡胶用高岭土的潜在应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种甲基丙烯酸金属盐插层改性的高岭土及其制备方法，本发明首先通过高温-恒温超声处理和脱羟基处理制备结构完整的纳米高岭土，在有机溶剂中超声制备分散均匀的高岭土悬浮液，然后在悬浮液中插层改性制备甲基丙烯酸金属盐改性高岭土。

本发明首先通过加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液对高岭土进行高温-恒温超声处理，在高能超声波的作用下，克服高岭土层间的范德华力和破坏层间氢键，初步实现对高岭土的预处理。其次，先于高温处理预处理后的高岭土，把表面的部分或全部羟基脱掉，以获得很大活性的高岭土稳定相。之后在有机溶剂中通过超声得到均匀分散的高岭土悬浮液。然后采用原位插层法制备甲基丙烯酸金属盐功能化高岭土：即先将高岭土悬浮液和金属氯化物超声混合均匀，金属盐离子在超声物理作用下插层吸附在高岭土层间；加入甲基丙烯酸钠，与高岭土层间的金属盐原位生成甲基丙烯酸金属盐，实现对高岭土的剥离并实现功能化。

本发明通过以下技术方案实现:

一种甲基丙烯酸金属盐插层改性高岭土，所述改性的高岭土含有以下物质及质量百分比，高岭土34-90%，甲基丙烯酸金属盐10-66%。

所述甲基丙烯酸金属盐为甲基丙烯酸与金属氯化物生成的盐：即甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸镁或甲基丙烯酸钙中的一种。

一种甲基丙烯酸金属盐插层改性高岭土的制备方法，包括以下步骤:

 (1) 高岭土的预处理：将高岭土分散于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，于60℃下恒温超声2h左右，得到乳白色的高岭土分散液；

 (2) 高岭土悬浮液：将步骤(1)中得到的高岭土分散液高速离心分离，除去N,N-二甲基甲酰胺溶剂，于真空干燥12h后得到白色的高岭土稳定相；

之后，将所得到的的高岭土稳定相置于马弗炉500℃～650℃处理2~6小时，再将其分散于有机溶剂中，超声0.5~3h，得到分散均匀的高岭土悬浮液；

 (3) 插层改性制备甲基丙烯酸金属盐高岭土：将金属氯化物水溶液加至上述步骤(2)得到的高岭土悬浮液中，并在160～400W功率下超声1~5h，接着向悬浮液中滴加甲基丙烯酸钠溶液，搅拌均匀；再在120℃下蒸发去除溶剂，得到白色的甲基丙烯酸金属盐插层改性的高岭土粉体。