葡萄糖酸蒙脫石納米帶及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及葡萄糖酸蒙脫石納米帶及其制備方法，其特征是：以膨潤土礦、氫氧化鈣或氧化鈣和葡萄糖酸為原料，硫酸或鹽酸和甘油為助劑，膨潤土礦經過酸活化、堿負載及葡萄糖酸改性，具體工藝為：將膨潤土礦分散于水中并通過沉降提純，提純后的蒙脫石經過無機酸活化、負載氫氧化鈣后，加入葡萄糖酸水溶液，攪拌反應；反應后過濾得到濾餅，分別用乙醇水溶液洗滌和無水乙醇洗滌，室溫真空干燥得到葡萄糖酸蒙脫石納米帶。制備得到的葡萄糖酸蒙脫石納米帶，其厚度小于100nm、寬度為600～2000nm、長度為30～70μm，有機燒失量為30～40％。
【專利說明】葡萄糖酸蒙脫石納米帶及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種納米膨潤土及其制備方法，特別是葡萄糖酸蒙脫石納米帶及其制備方法。
【背景技術】
[0002]膨潤土的有效成分為蒙脫石，蒙脫石為層狀材料，其層間距根據層間可交換離子的大小不同在1.2~2nm之間，蒙脫石晶片的厚度在Inm左右，是一種天然的納米材料，但要使層狀晶片剝離得到可用的納米材料，需要一定的技術。中國專利【申請(專利)號】ZL200810073451.2公開了納米葡萄糖酸蒙脫石及其制備方法，用葡萄糖酸改性堿性鈣基膨潤土，使蒙脫石剝離得到了與水溶性高分子材料親和性較好的葡萄糖酸蒙脫石納米片，給出了的納米片尺寸，其厚度小于lOOnm、寬度為300~600nm、長度為800~lOOOnm，有機燒失量為30~40%。《中國非金屬礦工業導刊》2013年第3期第36-39頁報道了納米葡萄糖酸活性白土的制備改性，通過在制備過程添加甘油助劑及納米顆粒的分離提純，制備得到的納米片的長度達到了 10 μ m。隨研究的深入發現，制備得到的蒙脫石納米片長短不一，短的部分是由長的部分折斷形成，這些較長的納米片稱為納米帶。無機納米帶比較容易折斷，如何在蒙脫石提純、加工及剝離過程中減少蒙脫石納米帶的折斷，制備出較長的蒙脫石納米帶，還沒有見公開報道。
【發明內容】
[0003]本發明是在葡萄糖酸蒙脫石納米片制備的基礎上，從膨潤土原礦出發，通過選擇合適的工藝及條件，盡量減少蒙脫石納米帶的折斷，得到葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
[0004]本發明葡萄糖酸蒙脫石納米帶，其厚度小于lOOnm、寬度為600~2000nm、長度為25~70 μ m,有機燒失量為25~45 %。
[0005]本發明葡萄糖酸蒙脫石納米帶是以膨潤土礦、氫氧化鈣或氧化鈣和葡萄糖酸為原料，硫酸或鹽酸和甘油為助劑，膨潤土礦經過提純、酸活化、堿負載及葡萄糖酸改性剝離，具體工藝為:
[0006](I)把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入10~20倍水中，浸泡12~24小時后，攪拌
0.5~2小時，攪拌完成后，靜置5~30分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液；
[0007](2)把蒙脫石懸浮液靜置分離掉上層清液，加入硫酸或鹽酸，控制液固比為3~6，并使懸浮液的硫酸濃度達到22~26%或鹽酸濃度達到14~16%，然后升溫至70~95°C，攪拌2~5小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分得到濕的酸性蒙脫石；
[0008](3)把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為10~15，然后均勻加入預先用3~8倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的10~20%氧化鈣或氫氧化鈣，加入時間控制在I~4小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石；
[0009](4)向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為50~85%，然后加入干堿性蒙脫石質量的5~30%甘油，在60~85°C、50~300轉/分鐘的速度攪拌下,0.5~2小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的35~70%、質量含量為20~40%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應I~3小時；反應完成后過濾，濾餅先用50~80%乙醇水溶液洗滌2~4次，再用無水乙醇洗滌I~2次，最后室溫下真空干燥得到葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
[0010]本發明的原理是蒙脫石納米帶由于較長而且較脆，容易發生折斷，因此要避免制備過程的機械粉碎及激烈攪拌操作，包括原料膨潤土礦的機械粉碎。
[0011]本發明制備得到的葡萄糖酸蒙脫石納米帶，與目前的葡萄糖酸蒙脫石納米片相t匕，其長度增加6~10倍，性能更為優良。
[0012]本發明葡萄糖酸蒙脫石納米帶的制備方法，直接從膨潤土礦開始進行制備，容易實現規模化生產。
[0013]本發明制備得到的葡萄糖酸蒙脫石納米帶，可用于極性較強的淀粉、糖、水溶性涂料及聚乙烯醇等高分子材料改性，以提高這些材料的機械力學性能及耐水性能。
【具體實施方式】
[0014]在實施例中，蒙脫石納米帶平均長度測定方法如下:
[0015]先對納米帶進行電子顯微鏡掃描，得到SEM照片，然后測量SEM照片中每一根帶的長度，然后求其算術平均值。
[0016]實施例1
[0017]把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入20倍水中，浸泡24小時后，攪拌I小時，攪拌完成后，靜置15分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液；把蒙脫石懸浮液靜置分離掉上層清液，加入鹽酸，控制液固比為5，并使懸浮液的鹽酸濃度達到16%，然后升溫至85°C，攪拌3小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分得到濕的酸性蒙脫石；把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為13，然后均勻加入預先用5倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的10%氧化鈣，加入時間控制在2小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石；向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為75%，然后加入干堿性蒙脫石質量的20%甘油，在80°C、150轉/分鐘的速度攪拌下，I小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的50%、質量含量為30%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應2小時；反應完成后過濾，濾餅先用60%乙醇水溶液洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，最后室溫下真空干燥得到平均長度為40 μ m葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
[0018]實施例2
[0019]把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入20倍水中，浸泡16小時后，攪拌1.5小時，攪拌完成后，靜置20分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液；把蒙脫石懸浮液靜置分離掉上層清液，加入硫酸，控制液固比為4，并使懸浮液的硫酸濃度達到24%，然后升溫至90°C，攪拌3.5小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分得到濕的酸性蒙脫石；把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為13，然后均勻加入預先用4倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的15%氫氧化鈣，加入時間控制在2小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石；向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為75%，然后加入干堿性蒙脫石質量的15%甘油，在80°C、150轉/分鐘的速度攪拌下，I小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的50%、質量含量為30%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應2小時；反應完成后過濾，濾餅先用60%乙醇水溶液洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，最后室溫下真空干燥得到平均長度為37 μ m葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
[0020]實施例3
[0021]把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入20倍水中，浸泡24小時后，攪拌0.5小時，攪拌完成后，靜置15分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液；把蒙脫石懸浮液靜置分離掉上層清液，加入鹽酸，控制液固比為5，并使懸浮液的鹽酸濃度達到16%，然后升溫至85°C，攪拌3小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分得到濕的酸性蒙脫石；把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為15，然后均勻加入預先用8倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的20%氧化鈣，加入時間控制在2小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石；向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為75%，然后加入干堿性蒙脫石質量的30%甘油，在80°C、200轉/分鐘的速度攪拌下，I小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的50%、質量含量為30%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應2小時；反應完成后過濾，濾餅先用60%乙醇水溶液洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，最后室溫下真空干燥得到長度為42 μ m葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
[0022]實施例4 [0023]把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入20倍水中，浸泡24小時后，攪拌I小時，攪拌完成后，靜置25分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液；把蒙脫石懸浮液靜置分離掉上層清液，加入鹽酸，控制液固比為5，并使懸浮液的鹽酸濃度達到15%，然后升溫至80°C，攪拌4小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分得到濕的酸性蒙脫石；把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為13，然后均勻加入預先用5倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的16%氧化鈣，加入時間控制在2小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石；向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為75%，然后加入干堿性蒙脫石質量的30%甘油，在80°C、150轉/分鐘的速度攪拌下，I小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的50%、質量含量為30%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應2小時；反應完成后過濾，濾餅先用60%乙醇水溶液洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，最后室溫下真空干燥得到長度為39 μ m葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
【權利要求】
1.一種葡萄糖酸蒙脫石納米帶的制備方法，其特征在于制備葡萄糖酸蒙脫石納米帶是以膨潤土礦、氫氧化鈣或氧化鈣和葡萄糖酸為原料，硫酸或鹽酸和甘油為助劑，膨潤土礦經過提純、酸活化、堿負載及葡萄糖酸改性剝離，具體工藝為: (1)把沒有經過粉碎的膨潤土礦放入10~20倍水中，浸泡12~24小時后，攪拌0.5~.2小時，攪拌完成后，靜置5~30分鐘，懸浮液分成三層，去掉上層及下層，得到蒙脫石懸浮液； (2)把蒙脫石懸浮液靜置分離 掉上層清液，加入硫酸或鹽酸，控制液固比為3~6，并使懸浮液的硫酸濃度達到22~26%或鹽酸濃度達到14~16%，然后 升溫至70~95°C，攪拌.2~5小時，過濾、水洗至pH > 5，過濾分離掉水分 得到濕的酸性蒙脫石； (3)把濕的酸性蒙脫石加水分散，控制水的量使液固比為10~15，然后均勻加入預先用3~8倍水消化、按干酸性蒙脫石質量的10~20%氧化鈣或氫氧化鈣，加入時間控制在.1~4小時，過濾得到濕的堿性蒙脫石； (4)向濕的堿性蒙脫石加入乙醇和水，控制液體的乙醇質量含量為50~85%，然后加入干堿性蒙脫石質量的5~30%甘油，在60~85°C、50~300轉/分鐘的速度攪拌下，.0.5~2小時內均勻加入數量為干堿性蒙脫石質量的35~70%、質量含量為20~40%葡萄糖酸水溶液，加完后繼續反應I~3小時；反應完成后過濾，濾餅先用50~80%乙醇水溶液洗滌2~4次，再用無水乙醇洗滌I~2次，最后室溫下真空干燥得到葡萄糖酸蒙脫石納米帶。
【文檔編號】C01B33/44GK103964452SQ201310690200
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】韋藤幼, 張珂, 潘遠鳳, 童張法 申請人:廣西大學