粘土改性的研究进展

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1、粘土改性的研究进展鬻兰黄鲜广西煤炭科学研究所广西南宁【摘要】粘土表面改性是提高纳米复合材料整体性能的有效途径之一，国内外材料工作者做了大量的研究。本文综述了近十年来粘土表面改性研究现状的方法，基本原理，特点，展望了粘土改性研究对复合材料领域的发展前景，提出了今后的主要研究任务。【关键词l粘土；改性；机理；进展粘土是指粘土矿物的集合体，有独特的晶层重叠结构，具有资源丰富、价格便宜等特点，被认为是聚合物最理想的填料。由于粘土层间是水合阳离子，与高聚物或单体的相互作用较小，亲水的微环境不利于有机物进入层问，因而需要对粘土表面进行改性处理。以期获

2、得高性能且满足实际应用的功能性改性填充料。1改性的目的及机理粘土层间存有大量的无机阳离子，表现为亲水性，不利于其在有机相中分散。利用晶层问金属离子的可交换性，以有机阳离子交换金属离子，有机阳离子吸附在粘土层片上，有机部分嵌在层间，从而使层间距增∽大，使层间由亲水转变为疏水，有助于提高复合材料降低粘土表面能，以jj0利于粘土晶层均匀地分散于聚合物中⋯。当层状粘土以纳米级尺寸均匀0∽分散于聚合物复合体系中时，结合聚合物长链结构及良好的加工性，此类材料的性能较其相应的宏观或微米级材料有大幅度的提高，包括抗张强度，弹性模量，热变形温度性能等表现出

3、全新的性质，如优越的透明性或性质的各向异性等。因此开发利用粘土作为的补强剂，有着广阔的前景[2～。2改性方法及研究现状粘土作为一种新型补强剂，因价格低廉、来源丰富，近年来受到国内外材料工作者的广泛关注，尤其是其改性方法的研究。粘土按改性方法原理可分为物理改性、化学改性及物理和化学相结合的机械力化学改性。3粘土改性研究进展3．1物理改性由于粘土的结构较为特殊，纯粹用物理改性很难达到批量分散目的，所以有关这方面的研究也不多。敖宁建等采用超声波处理，使粒径中国粉体工业2011No．01I”为l0～l50nm的红粘土均匀分散在橡分散性明显提高。刘

4、庆丰i¨采用异丙引发剂偶氮二异丁腩进行原位聚合。胶中，并与橡胶相交界面形成良好结醇溶解的钛酸酯偶联剂NDZ3l1对凹研究发现，应力使有机改性剂与单体合，提高了材料的力学性能和热氧老化凸棒石粘土进行超声湿法表面改性。之间发生反应，提高单体与有机土间性能。陈美等f6采用超声波技术制备了钛酸酯质量分数为4％时，改性效果最的相容性。姚岐轩以十八烷基铵类有机膨润土、钠基膨润土／天然橡胶复佳。将改性过的凹凸棒石粘土应用到改性的蒙脱土，结果表明，加入改性粘合材料，进行了力学性能和热氧老化性天然橡胶中，拉伸强度、拉断伸长率、土的纳米复合材料显示出较快的硫

5、化能测试，用TEM研究了粘土在橡胶中屈挠性均提高，但是胶料的撕裂强度和速度和提高了纳米复合材料拉伸强度、的分散结构及结合状态。结果表明，有耐磨性能有所下降。定伸应力、硬度、耐磨性和撕裂强度等机膨润土经过超声辐射后产生层问剥3．2．2有机季铵盐改性粘土都得以提高。郑华⋯】三甲基十二烷基离，橡胶能够插层进入粘土层问，形成有机季铵盐改性是改性粘土一种胺等不同链长的改性剂改性蒙脱土的纳米分散结构的复合材料并具有较好主要的方法。长碳链烷基季铵盐如十方法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)／的界面作用，从而提高材料的性能。八或十六烷基三甲基氯化铵或溴化铵蒙

6、脱土(MMT)纳米复合材料。结果发3．2表面化学改性是使用最多的改性剂，也可不直接用长现，其物理机械性能有了较大地提高。3．2．1活化剂改性粘土碳链季铵盐，而采用长碳链脂肪胺，脂ChaoYingwan等】的研究结果也表利用表面活性的有机官能团等与肪胺先与盐酸作用产生盐酸盐并离解明，双十八烷基二甲基季铵盐改性蒙脱粘土表面进行化学吸附或反应，从而成胺的阳离子，再与粘土层问的水合土具有比十八烷基三甲基季铵盐改性使表面活性剂(通常有硅烷，钛酸酯类阳离子进行交换。经上述两步反应后蒙脱土更大的层问距和有机成分含量，偶联剂，硬酯酸，有机硅等)覆盖于粒有

7、机胺阳离子进入粘土晶层空间，使片且前者层间烷基季铵盐的起始分解温子表面以增加其润湿性。层表面得到改性，晶层间距增加，片层度也高于后者。但MMT层间的有机成郑华等”采用含有羟乙基的表面表面被有机离子上的烷基长碳链覆盖，分含量较大时，反而不利于天然橡胶大活性剂预处理蒙脱土，发现它对复合从而使其表面由亲水性变为亲油性，增分子的插层，所得的天然橡胶蒙脱土纳材料具有很好的物理性能和动态力学加了粘土与高分子的亲和性，同时较长米复合材料的层间距较有机成分含量性能。李隽以凹凸棒土为原料，经的烷基分子链在片层问以一定方式排低的蒙脱土与天然橡胶复合材料的层K

8、H2590硅烷偶联剂表面改性处理制列，可使层问距增加，有利于聚合物大问距小。得填料，填充到橡胶中去，对填充橡胶分子插层到片层。3．2．3聚合物单体改性粘土的性能进行研究。结果表明，经硅烷偶王强