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 凹凸棒粘土的改性

凹凸棒粘土具有良好的理化性能，但天然產(chǎn)出的凹凸棒粘土不能很好滿足許多應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)處理，能顯著改善其理化性質(zhì)．目前常用的改性方法有高溫處理法、酸處理法、硅烷偶聯(lián)劑處理法、陽離子表面活性劑處理法、超聲波分散法和微波處理法等．

2．1 高溫處理法

凹凸棒粘土在不同熱處理溫度下發(fā)生的結(jié)構(gòu)、形貌、性質(zhì)變化是凹凸棒粘土在材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究的重要基礎(chǔ)，如凹凸棒粘土經(jīng)熱處理后可作為干燥劑、生物陶粒和催化劑的載體等．天然凹凸棒粘土的比表面積約為140～210 m2／g，經(jīng)高溫焙燒，比表面積能夠顯著增加，甚至達(dá)到300 m2／g以上．在一定溫度范圍內(nèi)，凹凸棒粘土的比表面積隨著焙燒溫度的升高而增加，當(dāng)溫度升高到一定程度，如焙燒超過600 oC時(shí)，比表面積就會(huì)出現(xiàn)下降趨勢，原因是溫度過高，凹凸棒粘土失去部分結(jié)構(gòu)水或羥基脫出引起孔洞塌陷、纖維束堆積，針狀纖維束緊密燒結(jié)在一起，孔隙容積和比表面積減小，致使吸附能力減弱．『l41一般凹凸棒粘土活化溫度不超過500 qC，選擇300 oC左右為宜，活化時(shí)間不超過3 h．t 51Kuang E 61等研究了熱處理過程中凹凸棒粘土的表面特性，其比表面積和微孔體積數(shù)據(jù)見表1．

2．2 酸化法

凹凸棒粘土與酸反應(yīng)方程[ 呵表示如下(AIl Fen4Mgzs4)Si80∞(OH)2(0H 4+7．34H —+1．24A1 +2．54Mg~ +O．4Fe3++(8一n)SiO2(s)+nH4SiO4(1)+(5—2n)H20 一般情況下，凹凸棒粘土用酸活化處理，八面體陽離子僅有部分溶解，保持基本結(jié)構(gòu)，但改變了其內(nèi)外表面性質(zhì)．同時(shí)，由于部分八面體陽離子溶出，孑L道結(jié)構(gòu)會(huì)略有改變．凹凸棒粘土的酸化作用主要表現(xiàn)為：f1)礦物聚集體的解聚，主要為粒間雜質(zhì)膠結(jié)物和碳酸鹽礦物的分解；(2)對陽離子的置換，起到疏通孔道和增加礦物比表面積的作用．酸化使凹凸棒粘土的物化性能發(fā)生改變。活性增強(qiáng)．

2．3 偶聯(lián)劑處理法

由于凹凸棒粘土的表面富含Si一0H極性基團(tuán)，可以采用偶聯(lián)劑對其進(jìn)行處理，以降低棒晶的表面自由能．通過偶聯(lián)劑的偶聯(lián)作用，使其與聚合物大分子鏈彼此相聯(lián)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而使凹凸棒粘土表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性，改善凹凸棒粘土與高分子基體的界面，達(dá)到對高聚物的較好改性．

2．4 陽離子表面活性劑處理法

在通常情況下，凹凸棒粘土表面帶負(fù)電，表面電荷的存在有利于凹凸棒粘土對陽離子改性劑的吸附，

陽離子表面活性劑通過離子交換吸附與凹凸棒粘土發(fā)生作用，生成凹凸棒粘土一有機(jī)表面活性劑復(fù)合體，

大分子質(zhì)量有機(jī)基團(tuán)取代了原有的無機(jī)陽離子，凹凸棒粘土顆粒表面也因各種活性中心的存在而吸附一部分有機(jī)物，同時(shí)晶格內(nèi)外的部分結(jié)晶水和吸附水被有機(jī)物取代，從而提高了凹凸棒粘土的疏水性，增強(qiáng)了吸附有機(jī)污染物的能力．但是，當(dāng)凹凸棒粘土與超量的季銨鹽反應(yīng)結(jié)合時(shí)，凹凸棒粘土可出現(xiàn)超量的離子吸附，超量吸附的有機(jī)陽離子可通過范德華力在凹凸棒粘土表面形成“雙重層”而使外層表面活性劑親水基朝外，反而導(dǎo)致疏油性增加．