[发明专利]一种单宁酸改性蒙脱石的制备方法

说明书

本发明涉及一种单宁酸改性蒙脱石的制备方法，先将少量蒙脱石溶于较多水中，蒙脱石经大量水膨胀后，形成了溶胶并产生了丁达尔现象，胶体中的胶粒均为纳米片或纳米颗粒，即形成了纳米化，然后利用具有多酚羟基的典型葡萄糖棓酰基化合物结构特点的单宁酸对提纯后的纳米化蒙脱石进行改性。本发明方法原料价格低廉，操作简单大大降低生产成本，改性效果较好；经改性后的蒙脱石在蒙脱石与聚合物相容性问题上得到了较大的改善，使其既可广泛应用于防腐领域，又可根据该有机蒙脱石各向异性的特点在其片层表面接枝具有选择性的基团，广泛应用于选择性吸附污水或土壤中重金属离子，扩大了蒙脱石/聚合物复合材料的应用领域。

(一)技术领域

本发明涉及一种单宁酸改性蒙脱石的制备方法，属于蒙脱石改性技术领域。

(二)背景技术

蒙脱石在自然界中储量丰富，价格低廉，广泛存在于地表或地壳浅层区域。蒙脱石属于2:1型层状硅酸盐矿物，它是一个三层的晶体片，由两个Si-O四面体层和一个Al-O八面体层组成，二者之间靠共用氧原子连接，结构比较牢固。蒙脱石的理想化学式为(Na,Ca)_0.33(Al,Mg,Fe)₂[(Si,Al)₄O₁₀]·nH₂O，其结构示意图如图1所示。蒙脱石四面体层中有部分Si⁴⁺被Al³⁺和Fe³⁺等低价离子替代，八面体中的Al³⁺也会被Mg²⁺和Fe²⁺等取代，导致蒙脱石层间负电荷过剩，造成晶层间电荷失衡而表现出负电性，为了达到电荷平衡，其层间吸附有Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等水合阳离子，因此蒙脱石具有良好的阳离子交换性。

蒙脱石还具有良好的膨胀性、吸附性、比表面积大和稳定无毒性等特点，目前已应用于冶炼、化工、地探、纺织、陶瓷、医药、环保、纳米材料等诸多领域，实践表明蒙脱石的加入可有效提高各种聚合物的强度、热稳定性、阻燃性、阻隔性、吸附性能和力学性能等，因此，蒙脱石在聚合物中的应用已逐渐成为蒙脱石的重要应用领域。

虽然聚合物/蒙脱石复合材料在一些领域已有应用，但由于蒙脱石自身堆砌晶体的团聚态和亲水疏油性，使其在聚合物中易团聚难以有效分散，很难均匀且定向地分散于疏水性的聚合物基体中，不利于蒙脱石与聚合物的结合，进而大大削减了蒙脱石对聚合物的增强作用，在相当程度上制约了两者的复合材料的性能和应用范围。因此，如何制备出一种既能增大蒙脱石层间距，又能增强蒙脱石与聚合物的相容性，还可促进蒙脱石在聚合物介质中的分散性，最终实现蒙脱石在聚合物介质中的定向排列，赋予蒙脱石/聚合物复合膜各向异性的结构特征和特性是无机与有机复合材料需要解决的关键技术问题。

CN 108756232 A中国专利公开发明了一种易分散性季铵盐改性纳米有机蒙脱石的制备方法，该制备方法首先用稀土氧化物对蒙脱石层状晶体进行化学结构改性，然后在层间区域通过离子交换反应引入有机季铵盐阳离子，从而得到有机铵盐改性的蒙脱石，对蒙脱石进行化学结构改性的过程需要经过多步焙烧程序，过程较为复杂，且需要加入硫酸，盐酸等强腐蚀性酸。但是如果蒙脱石结构改性为仅仅是稀土离子/Si-O四面体或单独是稀土离子/Al-O二八面体，都不能达到在聚合物基体中能够充分剥离和完全分散的效果。

殷雪梅等(有机改性蒙脱土负载镍催化剂的制备及其乙醇水蒸气重整制氢催化性能的研究[D].太原：太原理工大学，2016)以十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵为改性剂通过水热法对蒙脱石进行改性，结果表明蒙脱石层间距随着碳链的增长和改性剂量的增加而增大，但改性过程的反应时间较长，且改性过程中需要考虑基铵盐的物理吸附，物理吸附以及离子交换吸附的影响。