专利名称：含硅剥离型有机蒙脱土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种剥离型有机蒙脱土及其制备方法。
技术背景纳米技术及纳米材料科学是一门正在迅速发展的技术和材料科学。由 于纳米材料体系具有许多独特的性质，应用前景广阔，而且涉及到原子物 理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论上都具有极大的研究价值，被誉为"21世纪最有前途的 材料"。目前，纳米技术已渗透到人类生活和生产的各个领域，使得许多传统产 品得到改进。蒙脱土又称微晶高岭土，是膨润土的主要成份。适宜的离子 交换容量、优良的力学性能及低廉的价格，使得蒙脱土成为制备纳米复合 材料的首选矿物。蒙脱土是片层状结构，层间距约lnm,层间是水合的Na+、 <^2+等，可交换无机阳离子，需要进行离子交换，用有机阳离子(即插层 剂)去改变蒙脱土片层的极性，降低硅酸盐片层的表面能，以增加两相间 的亲和性。但是几乎有关蒙脱土有机化改性的都是采用脂肪族烃链的垸基 季铵盐，并且得到的几乎都是插层型有机蒙脱土。目前，采用硅类表面活性剂作为插层剂改性无机蒙脱土的较为少见。由 于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力 低、耐高低温、耐氧化稳定性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理 惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、 纺织、食品、轻工、医疗等行业。赵春贵等(赵春贵，阳明书，冯猛.氯硅垸改性蒙脱土的制备与性能.高等学校化学学报，2003，24(5):928~931)采用 氯硅垸改性蒙脱土，改性后的蒙脱土颗粒与片层间的相互作用力得到极大 降低，在水中和甲苯中的分散性较好，并且其层间距为从0.99nrn提高到 1.41nm，但仍然为插层型有机蒙脱土，限制了其在工业上的应用。 发明内容本发明需要解决的技术问题是公开一种含硅剥离型有机蒙脱土及其制 备方法，以克服现有技术存在的缺陷。本发明的含硅剥离型有机蒙脱土的制备方法，包括如下步骤(1) 将有机化插层剂和无机蒙脱土的混合物加入体积浓度为30 50% 的乙醇水溶液，在80 90。C下反应l~2h;有机化插层剂的加入量为乙醇水溶液体积的40~60%; 乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为l~6g/ml;所说的有机化插层剂选自羟甲基十二垸基氯化铵，胺基甲基十八烷基 氯化铵，双(2-羟乙基)甲基十二垸基氯化铵或双(2-胺基)甲基十八垸基 氯化铵等；所说的无机蒙脱土，可采用商业化的产品，如浙江丰虹粘土有限公司 生产的SMP牌号的产品；(2) 在步骤(1)的产物中加入硅油，卯 100。C下反应l 2h，然后从 反应产物中收集所述的硅剥离型有机蒙脱土；硅油的加入量为乙醇水溶液体积的10~30%;所述硅油为含氢硅油、甲基含氢硅油、乙基含氢硅油或羟基含氢硅油等。本发明是利用含氢硅油分子中存在的一定数量的比较活泼的Si-H键，在一定的温度下与氨基、羟基等亲水基团反应，利用所产生的化学反应热 使蒙脱土呈片层状剥离开来，形成剥离型有机蒙脱土。所制备的剥离型有机蒙脱土，其优点在于，可直接应用于包括硅橡胶在内的聚合物加工工艺中，无需繁琐的溶液或熔融插层；片层的粒径分布 均匀，且粒径分布范围为50 卯nm;制备工艺简单、生产成本低、易于实 施。
具体实施方式
实施例1配制体积浓度为30%的乙醇水溶液，升温至7(TC，加入羟甲基十二垸 基氯化铵和无机蒙脱土，在8(TC下反应2h;羟甲基十二垸基氯化铵的加入量为乙醇水溶液体积的40%; 乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为1 g/ml; 加入含氢硅油，于90。C反应2h;含氢硅油的加入量为乙醇水溶液体积的10%;产物水洗后，于8(TC保温3h,即为本发明的剥离型纳米级有机蒙脱土。 产物的平均粒径见表l。实施例2配制体积浓度为35%的乙醇水溶液，升温至72。C，加入胺基甲基十八 垸基氯化铵和无机蒙脱土，在82'C下反应1.8h;胺基甲基十八烷基氯化铵的加入量为乙醇水溶液体积的45%; 乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为2 g/ml; 加入甲基含氢硅油，于92'C反应1.8h; 甲基含氢硅油的加入量为乙醇水溶液体积的15%;产物水洗后，于82。C保温2.5h，即为本发明的剥离型纳米级有机蒙脱 土。产物的平均粒径见表l。实施例3配制体积浓度为40%的乙醇水溶液，升温至75'C;加入双(2-羟乙基) 甲基十二烷基氯化铵和无机蒙脱土，在85。C下反应1.5h;双(2-羟乙基)甲基十二烷基氯化铵的加入量为乙醇水溶液体积的50%; 乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为3 g/ml; 加入乙基含氢硅油，于95'C反应1.5h; 乙基含氢硅油的加入量为乙醇水溶液体积的20%; 产物水洗后，于85。C保温2h，即为本发明的剥离型纳米级有机蒙脱土。 产物的平均粒径见表l。实施例4配制体积浓度为45%的乙醇水溶液，升温至78。C;加入双(2-胺基) 甲基十八垸基氯化铵和无机蒙脱土，在88'C卞反应L2h;双(2-胺基)甲基十八烷基氯化铵的加入量为乙醇水溶液体积的55%;乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为5 g/ml;加入羟基含氢硅油，于98。C反应1.2 h;羟基含氢硅油的加入量为乙醇水溶液体积的25%;产物水洗后，于88。C保温l,5h,即为本发明的剥离型纳米级有机蒙脱 土。产物的平均粒径见表l。实施例5配制体积浓度为50%的乙醇水溶液，升温至8(TC;加入羟甲基十二烷 基氯化铵和无机蒙脱土，在9(TC下反应lh;羟甲基十二垸基氯化铵的加入量为乙醇水溶液体积的60%;乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为6 g/ml;加入含氢硅油，于100'C反应lh; 含氢硅油的加入量为乙醇水溶液体积的30%;产物水洗后，于卯'C保温lh,即为本发明的剥离型纳米级有机蒙脱土。产物的平均粒径见表l。表l样品的平均粒径实施例平均粒径(nm)1502603704805卯权利要求
1.含硅剥离型有机蒙脱土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将有机化插层剂和无机蒙脱土的混合物加入乙醇水溶液反应；所说的有机化插层剂选自羟甲基十二烷基氯化铵，胺基甲基十八烷基氯化铵，双(2-羟乙基)甲基十二烷基氯化铵或双(2-胺基)甲基十八烷基氯化铵；(2)在步骤(1)的产物中加入硅油反应，然后从反应产物中收集所述的硅剥离型有机蒙脱土。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乙醇水溶液的体积浓度 为30 50%。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机化插层剂的加入量 为乙醇水溶液体积的40~60%;乙醇水溶液中无机蒙脱土的浓度为1~6 g/ml。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)的产物中 加入硅油，90 10(TC下反应l~2h。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硅油的加入量为乙醇水 溶液体积的10 30%。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅油为含氢硅油、 甲基含氢硅油、乙基含氢硅油或羟基含氢硅油。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将有机化插层剂和无机 蒙脱土的混合物加入乙醇水溶液，在80 卯'C下反应l~2h。
8. 根据权利要求1 7任一项所述方法制备的含硅剥离型有机蒙脱土。
全文摘要
本发明提供了一种含硅剥离型有机蒙脱土及其制备方法，制备方法，包括如下步骤(1)将有机化插层剂和无机蒙脱土的混合物加入乙醇水溶液反应；所说的有机化插层剂选自羟甲基十二烷基氯化铵，胺基甲基十八烷基氯化铵，双(2-羟乙基)甲基十二烷基氯化铵或双(2-胺基)甲基十八烷基氯化铵；(2)在步骤(1)的产物中加入硅油反应，然后从反应产物中收集所述的硅剥离型有机蒙脱土。所制备的剥离型有机蒙脱土，可直接应用于包括硅橡胶在内的聚合物加工工艺中，无需繁琐的溶液或熔融插层；片层的粒径分布均匀，且粒径分布范围为50～90nm；制备工艺简单、生产成本低、易于实施。
文档编号C01B33/00GK101575099SQ200910052859
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者科 杨, 王锦成 申请人:上海工程技术大学