白云母的化学膨胀性及插层性能研究.docx

白云母的化学膨胀性及插层性能研究刘德春熊小丽黄晓英李秀云（西南科技大学材料与科学工程学院先进建筑材料四川省重点实验室，绵阳621002）摘要以双氧水为膨胀剂，采用加热方法对白云母进行了化学膨胀。确定了最佳膨胀工艺参数为：反应温度80℃、双氧水浓度30%、保温时间60min，在此反应条件下，白云母d(001)面的层间距由0.912nm增大到0.999nm，膨胀效果显著。采用XRD、FTIR和TG/DSC分析技术，研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为插层剂对钠化改型原样白云母和钠化改型膨胀白云母的有机插层性能。结果表明：在反应温度80℃、300%CEC的CTAB、保温时间60min条件下，原样白云母d(001)层间距由0.912nm增大到1.006nm，膨胀白云母d(001)层间距由0.999nm增加到1.198nm，红外光谱和热分析证明有机插层剂很好地插入了白云母的层间。关键字白云母膨胀插层十六烷三甲基溴化铵双氧水中图分类号：TD97文献标识码：A文章编号：1000-8098(2009)03-0007-04StudyonExpansionandIntercalationPropertiesofMuscoviteLiuDechunXiongXiaoliHuangXiaoyingLiXiuyun(KeyLaboratoryforAdvancedBuildingMaterialsofSichuanProvince,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SouthWestUniversityofSci-enceandTechnology,Mianyang621002)AbstractMuscovitewasexpandedbyheatundertookhydrogenperoxidesolutionastheswellingagent.Theoptimumparametersofthesynthesisprocessare:reactiontemperature,80℃,hydrogenperoxidesolutionconcentration,30%,holdingtime,60min.Underthisprocess,thed(001)layerspacingofexpandedmuscovitearefrom0.912nmto0.999nm.TheorganicintercalationpropertiesfororiginalNa-muscoviteandexpandedNa-muscovitewereinvestigatedbyXRD,FTIRandTG/DSCundertakingCTABasintercalationagent.Theresultsshowthatthed(001)layerspacingoftheoriginalNa-muscoviteenlargesfrom0.912nmto1.006nm,andthed(001)layerspacingoftheexpandedmuscoviteincreasesfrom0.999nmto1.198nmunderconditionsof80℃,300%CECcontentofCTABand0.5hreactiontime.FTIRandTG/DSCanalysisdemonstratesthattheorganicintercalationagentsareintothelayerofexpandedNa-muscovite.Keywordsmuscoviteexpansionintercalationcetyltrimethylammoniumbromide(CTAB)hydrogenperoxide一次将Cu2+多价阳离子插层到白云母中[12]。X.F.Yu等[13]用硝酸锂处理后的锂离子来代替层间阳离子，通过离子交换将烷基化铵离子成功地插入白云母层由于层状硅酸盐白云母能提供原子级别的新鲜、平整和电荷密度适中的表面，因此白云母能作为晶格匹配基体材料[1]、模板材料[2]和电子工业基底材料[34]。它能与沉积其表面的二氧化钛涂层呈现独特的珠光效应，广泛应用于空气和水净化的催化剂[5]、化妆品、涂料和汽车工业[6]。尤其是钛涂层云母颜料能承受酸和碱介质腐蚀且热稳定性好[7]，能广泛用于热塑性塑料和通用塑料的增强体[8]，能改善塑料制品的耐化学性和耐气体渗透性[9]。当白云母加入聚合物后，能改善界面之间的结合强度，因此研究此类材料具有重要意义[10]。白云母的半原胞[O20(OH)4]具有高达2e的层电荷密度，由此产生较强的静电力使得铝硅酸盐层和层间的阳离子结合紧密，导致白云母的离子交换和插层不容易进行[11]。F.Fran