高岭石的改性与应用分析

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1、摘要摘要以高岭石为研究对象，采用多种改性手段改变高岭石的结构和性质，制备了具有不同用途的改性高岭石。和传统的高岭石表面改性不同的是，本文的改性工作主要是通过无机化学反应从结构和分散形态上来处理高岭石。高岭石的改性方法主要包括：利用甲醇钠和高岭石强烈的夺氢反应制备具有插层和无定形结构的高岭石衍生物；利用羧酸钾盐、KOH协同和高岭石反应，得到无定形高岭石衍生物(KAD)；通过氨水或羧酸钾盐、KOH调节高岭石表面的电位，在高岭石表面形成凝胶，改变高岭石在NR中的分散形态。在甲醇钠和高岭石的夺氢反应中，通过XRD分析证明了产物的结构受反应温度、甲醇钠溶液

2、的浓度、反应时间等因素的影响。甲醇钠浓度或反应温度较低，高岭石和甲醇钠发生插层反应，反之高岭石无定形化。利用羧酸盐、KOH协同和高岭石反应，制备了F-KAD、A—KAD、p-KAD和L—KAD。结果表明，KAD是一种新型离子交换剂，对Cu”等重金属离子具有良好的吸附性能，其饱和吸附量为63mg／g，远高于国内外其它同类产品。KAD对Cu”的吸附作用是通过离子交换和物理吸附实现的，和矿物表面的单分子层吸附相似，吸附等温方程符合Langmuir方程式。利用氨水处理的高岭石对NR硫化胶的力学性能有积极影响，而且改变了NR硫化胶的微观结构。在高岭石用量相

3、同的MKNR、CNNR和NKNR硫化胶中，以NKNR的力学性能最好。NKNR硫化胶中NR分子链具有多种不同的聚集态；而且硫化胶的拉伸断面布满了直径约为50nm拉丝。利用TEM、SEMD、MA等现代分析测试手段表征了这一新的特殊结构。最后利用低浓度的LaK和KOH溶液协同对高岭石改性，得到了层状高岭石和少量粒状产物混合的改性高岭石，制备了具有类插层结构的NIKNR复合材料。结果表明，改性高岭石对NR具有良好的补强作用，硫化胶的力学性能超过炭黑胶和粘土／NR纳米复合材料的力学性能。高岭石在NR基体中以面一面排列为主，其微观结构中仍然出现NR分子链的多

4、种聚集态和硫化胶的拉伸断面有拉丝等现象。本实验采用无机化学反应法改性高岭石，其工艺简单，易于操作，并且不会造成环境污染。本文在高岭石的改性和应用研究中，提出了两种新的思路，并且有两个新的发现，取得了良好的实际应用效果。因此，采用无机化学反应法改性高岭石具有重要的理论和实际意义。关键词：高岭石；无机化学反应；改性：应用华南理工大学工学博士学位论文ABSTRACTKaolinitewasmodifiedfordifferentapplicationsthroughmanyways．Differencefromthetradithionaimodifi

5、cationofkaolinite，weusedinorganicchemicalreactionstomodifykaolinitefromitsstructureanddispersioninNRmatrix．Therewerethreemainmethodstomodifykaoliniteinthisdissertation．First，kaolinitecanreactwithsodiummethoxide，whichresultedinintercalatedandamorphouskaolinitederivativesThesec

6、ondmethodwastopreparekaoliniteamorphousderivatives(KAD)byusingalkylcarboxylateandKoH．ThelastonewastotreatkaolinitewithNH3orLaKandKoHsolutionoflowconcentration．Themodifiedkaolinitecouldbeusedinsuchfields．adsorptionofheavymetalionsandfillerstoreinforceNR．Itshowedthatthereaction

7、betweensodiummethoxideandkaolinitehadrelationstotemperature，concentrationofsodiummethoxideandreactiontimeetc．．Intercalatedkaolinitederivativeswereformedwhenconcentrationofsodiummethoxideortemperaturewaslow．Otherwisekaolinitewasturnedtobeamorphousderivatives．F-KAD，A·KAD，P-XADa

8、ndL—KADwerepreparedbyusingkaolinitereactionwithalkylcarboxylateandKO