不同插层前驱体对高岭石层间硅烷化嫁接的影响机理的研究.pdfVIP

30卷增刊 矿物岩石地球化学通报 325 ·矿物科学与工程· 不同插层前驱体对高岭石层间硅烷化嫁接的影响机理研究 杨淑勤L2，袁鹏1，朱建喜1，何宏平1，覃宗华1，2 1．中国科学院广州地球化学研究所，广州510640：2．中国科学院研究生院，北京100049 高岭石是粘土基纳米复合材料制备中常用的 分析显示，高岭石经DMSO插层后，在低频处产生 了3540和3504cm1的S=O…OH振动吸收， 一种粘土矿物。其成分为A12Si205(OH)4，属l：l 型的层状硅酸盐矿物；其结构单元层由一层【Si04】DK-TMCS嫁接样品中，氢键振动峰消失，证明硅 四面体和一层[A106】八面体组成。由于高岭石具有烷化后，高岭石层间的DMSO分子已被TMCS置 亲水性的羟基型外表面，其与纳米复合材料中有机 聚合物基体的兼容、分散性有待改善。这主要采用 收峰没有变化，3697cm1内表面羟基峰强度较原土 cm-1、 有机插层改性的方法来实现。目前，用于高岭石有 减弱，另外两个内表面羟基伸缩振动峰3654 3669 机插层改性的改性剂主要包括三类：(1)能与高岭 cm‘1消失，表明嫁接反应主要发生在这两种内 石表面形成氢键的化合物，如肼、尿素、甲酰胺等； 表面羟基位上。谱图中出现293l cmI_CH3反对称 伸缩振动吸收峰和1373锄～C．H弯曲振动吸收峰， (2)具有高偶极矩的化合物，如二甲基亚砜：(3) 短链脂肪酸的钾、铷、铯和铵盐。高岭石的有机插 亦表明样品中有机硅烷的存在。TG／DTG曲线中， 层改性使其片层间作用力减弱，层间反应活性增 强：但同时，高岭石有机插层复合物存在稳定性较 台阶，其最大失重峰位置分别为479和4450C，是 差、在水溶液中易被浸出、受热易分解等缺点，制 由TMCS甲氧基脱失峰与高岭石未参与反应的羟 约了其应用。 基脱失峰叠置所导致。在嫁接样品失重台阶内， 为此，本研究拟采用有机硅烷对有机插层高岭 石进行进一步层间嫁接改性，以期克服单纯有机插 因而两者具有近似的嫁接量。 层改性产物稳定性较差的缺点，并通过引入硅烷的 不同插层高岭石前驱体的有机硅烷嫁接产物 功能性基团改善插层产物的表面性质。有机硅烷采 在形态结构上存在差异，这是由于DMSO是强极性 分子，容易进入高岭石层间，与高岭石内表面羟基 用三甲基氯硅烷(Trimeth)rlchlorosilane，TMCS)， 探讨了两种不同有机前驱体对最终嫁接产物结构 形成氢键，且相对甲醇分子更难从高岭石层间脱 的影响。嫁接样品分别记为DK．TMCS(插层剂为出。因此在其它反应条件相同的情况下，MK．TMCS 二甲基亚砜，DMSO)、MK．TMCS(插层剂为甲醇)。 比DK-TMCS嫁接样品具有更高的剥离程度。此外， 用XRD、FTIR、TG．DTG、SEM、以及比表面积与MK．TMCS嫁接样品中甲氧基和羟基脱失峰温度显 孔体积分析等方法对嫁接机理进行了研究。 著低于DK．TMCS嫁接样品，也可能是由于两者剥 实验结果表明：DK．TMCS的dool值为0．882离程度不同所致。 咖，衍射峰强且尖锐，保持了良好的层状结构： 上述分析表