本发明涉及蒙脱石吸附烷基铵技术领域，特别涉及一种用失重法表征蒙脱石对烷基铵有效吸附量及吸附率的方法。
背景技术：
蒙脱石/烷基铵复合物是采用不同碳链长度的烷基季铵盐类有机阳离子取代蒙脱石层间可交换的金属阳离子制备出的一种新型矿物材料。其具有良好的溶胀性、高分散性和触变性，化学活性很低，既不溶于有机液体中，也不与有机体系发生反应，但在有机溶剂中可以形成触变性凝胶。这种复合物抗稀酸和碱，防水性和热稳定性好，耐150～175℃高温，因此在涂料、纺织业、油墨、高温润滑脂、日用化妆品、环境保护、聚合物改性等行业都得到了广泛的应用。而蒙脱石中烷基铵的有效吸附量对这种复合物性能具有很大的影响，如何准确表征蒙脱石对烷基铵的有效吸附量和吸附率就显得非常重要。
原有的方法是通过测定复合物在950℃下的烧失重来确定烷基铵在蒙脱石层间的有效吸附量及吸附率，但温度达到950℃时，蒙脱石中的结构水也会被灼烧出来，蒙脱石的层状结构发生改变，因而在950℃时测出的烷基铵的有效吸附量不够准确，测定结果偏高。
技术实现要素：
基于上述技术问题，本发明提供一种蒙脱石/烷基铵复合物中烷基铵吸附量及吸附率的测定方法。该方法实施温度较低，消除了结构水对烷基铵有效吸附量测定结果影响，准确度高，而且方法较为简单，操作方便，具有较高的实用性。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种蒙脱石/烷基铵复合物中烷基铵吸附量及吸附率的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取蒙脱石/烷基铵复合物待测样，磨样过200目标准筛；
(2)将过筛后的磨样进行热重分析，分别记录下热重曲线中200℃和500℃时残余物的百分含量；
(3)计算蒙脱石层间烷基铵的有效吸附量和吸附率，计算方法如下：
a计算层间烷基铵损失量lom(％)，lom＝l500℃-l200℃，l500℃表示蒙脱石/烷基铵复合物500℃下的烧失量(％)，l200℃表示蒙脱石/烷基铵复合物200℃下的烧失量(％)；
b计算100g蒙脱石层间烷基铵有效吸附质量wam(g)，
c计算烷基铵有效吸附量dose(mmol/100g)，
d计算烷基铵的吸附率ηam(％)，
上述步骤(2)中，热重分析采用热重分析仪，热重分析仪采用陶瓷坩埚，控制结束温度为1000℃。
另一种蒙脱石/烷基铵复合物中烷基铵吸附量及吸附率的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取蒙脱石/烷基铵复合物待测样，磨样过200目标准筛；
(2)将过筛后的待测样置于马弗炉中，升温至200℃并灼烧1h，取出冷却称其重量；然后将待测样再次置于马弗炉中升温至500℃并灼烧2h，取出冷却再称其重量；
(3)计算蒙脱石层间烷基铵的有效吸附量和吸附率，计算方法如下：
a计算层间烷基铵损失量lom(％)，lom＝l500℃-l200℃，l500℃表示蒙脱石/烷基铵复合物500℃下的烧失量(％)，l200℃表示蒙脱石/烷基铵复合物200℃下的烧失量(％)，二者分别通过步骤(2)中称量的重量值计算得到；
b计算100g蒙脱石层间烷基铵有效吸附质量wam(g)，
c计算烷基铵有效吸附量dose(mmol/100g)，
d计算烷基铵的吸附率ηam(％)，
本发明的有益技术效果是：
本发明利用蒙脱石/烷基铵复合物灼烧过程中的质量变化规律，温度不断升高的过程中层间自由水、烷基铵和层间结构水脱出的顺序，计算出烷基铵的烧失量，从而计算出复合物中烷基铵的有效吸附量和吸附率，该方法所需温度较低，消除了结构水对烷基铵有效吸附量测定影响，具有较高的准确性，而且方法较为简单，操作方便，具有较高的实用性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为钠基蒙脱石和十八烷基三甲基氯化铵不同用量条件下所制得蒙脱石/烷基铵复合物的热重曲线图谱；
图2为100℃和500℃钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物的x-射线衍射分析图谱。
具体实施方式
实施例1
一种蒙脱石/烷基铵复合物中烷基铵有效吸附量及吸附率的表征方法(热重分析仪法)，包括以下步骤：
步骤1：称取10g的蒙脱石/烷基铵复合物待测样，磨样过200目标准筛。
步骤2：将所磨样进行热重分析，热重分析仪采用陶瓷坩埚，结束温度为1000℃，并记录下热重曲线中200℃和500℃时残余物的百分含量。
步骤3：计算蒙脱石层间烷基铵的有效吸附量和吸附率。
本实施例采用的蒙脱石是样品为提纯的粒径小于10μmwf钙基蒙脱石，所选用的改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，改性剂实际用量分别为：0.9cec、1.1cec、1.3cec、1.5cec、2.0cec、2.5cec。改性方法为钠化-连续有机改性。大致步骤如下：首先，对提纯原矿进行钠化；钠化方法为悬浮液法，钠化条件为：浆体浓度5％，na2co3用量4％(与蒙脱石的质量比)，钠化温度为常温，钠化时间为1h，钠化过程中需要电动搅拌。再将样品分散液陈化4h后，进行有机改性；有机化条件为：浆体浓度5％，电动搅拌，恒温水浴80℃，改性时间2h。然后，抽滤，用去离子水洗涤至agno3检验无cl–。
对钠基蒙脱石和不同改性剂用量下所制得的蒙脱石/烷基铵复合物进行热重分析。钠基蒙脱石和不同改性剂用量下所制得的复合物的热重变化曲线如图1。
从图1中可以看出，在50～200℃之间，钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物均出现明显的失重，但钠基蒙脱石的失重明显高于复合物的失重量，在此温度范围内钠基蒙脱石失掉5.9％的重量，而这种复合物仅失掉3.4～3.9％的重量。这是由于钠基蒙脱石的和蒙脱石/烷基铵复合物的亲水性不同所致，钠基蒙脱石具有良好的水化性能，层间可吸附的水量要多；而蒙脱石/烷基铵复合物由于其疏水性导致层间残留水分较少。当温度进一步升高至200～500℃之间，钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物表现出巨大的差异，钠基蒙脱石无明显失重变化，蒙脱石/烷基铵复合物出现明显的失重。同时，烷基铵用量越大失重越大，改性剂用量为0.9cec时失重为23.6427％，用量为2.5cec时失重达45.5312％。这说明层间的有机物在升温的过程中发生燃烧和分解，同时说明用量越大时，插入到层间的有机物越多。在500℃之后，钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物随着温度的升高均发生缓慢的失重变化，预示蒙脱石结构上的变化。
通过热重分析仪法测得烷基铵有效吸附量及吸附率，数据分析结果见下表1。
表1
表1中：cec为阳离子交换容量，蒙脱石的基本特性之一，单位为mmol/100g；本实施例中取值为90；计算值与cec倍数值为换算关系，具体为cec倍数值＝计算值/cec。
实施例2
一种蒙脱石/烷基铵复合物中烷基铵有效吸附量及吸附率的表征方法(马弗炉法)，包括以下步骤：
步骤1：将蒙脱石/烷基铵复合物磨样过200目筛，称取样品100g，记作m。
步骤2：将待测样置于马弗炉中升温至200℃并灼烧1h后，取出后冷却称其重量m1，将待测样再次置于马弗炉中升温至500℃并灼烧2h后，取出后冷却称其重量m2。通过以上重量值可计算蒙脱石/烷基铵复合物200℃和500℃下的烧失量(％)。计算公式为l200℃＝100×(m-m1)/m，l500℃＝100×(m-m2)/m。
步骤3：计算蒙脱石层间烷基铵的有效吸附量和吸附率。
本实验采用的蒙脱石是样品为提纯的粒径小于10μm的wf钙基蒙脱石，所选用的改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，改性剂实际用量分别为：0.9cec、1.1cec、1.3cec、1.5cec、2.0cec、2.5cec。改性方法为钠化-连续有机改性。
为验证500℃灼烧2h能否完全脱去蒙脱石层间的烷基铵以及是否可以对蒙脱石层间的结构水起到保护作用，进行了灼烧前后钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物的x-射线衍射分析。图2给出了钠基蒙脱石和蒙脱石/烷基铵复合物在100℃和500℃时的x-射线衍射分析图谱。
从图2中数据可以看出，灼烧前钠基蒙脱石的d(001)值为
这说明灼烧使得蒙脱石/烷基铵复合物层间的烷基铵分解掉，蒙脱石/烷基铵复合物恢复原有的结构。同时，灼烧使得蒙脱石的d(001)值降低，衍射峰的强度也降低，这是由于层间自由态水分的丢失，水化层消失所致。因此，在500℃灼烧2h会使得层间烷基铵彻底分解且不改变层结构，故以此温度来测定层间烷基铵的含量是可行的。
通过马弗炉法测得烷基铵有效吸附量及吸附率，数据分析结果见下表2。
表2
表2中：cec为阳离子交换容量，蒙脱石的基本特性之一，单位为mmol/100g；本实施例中取值为90；计算值与cec倍数值为换算关系为cec倍数值＝计算值/cec。
从表1和表2中数据可以看出，当改性剂用量从0.9cec增加到2.5cec的过程中，改性剂吸附率先增加后呈小幅度减小，吸附率在1.1cec时最高，接近于100％，有效吸附量接近其用量。当烷基铵用量刚超过cec当量时，改性剂的吸附率才能达到较高的水平。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。