蒙脱土在烷烃中的分散及原位形成有机土的表征

摘要

有机土主要指利用季铵盐类阳离子表面活性剂进行表面有机化改性的蒙脱土，其主要用于油基钻井液、油漆油墨、润滑油脂、纳米复合材料以及污水处理等领域。其中作为流变助剂用于非水分散体系及作为补强填料用于制备纳米复合材料是有机土的重要应用领域。而在实际生产作业中，有机土在上述有机介质中的有效分散则是其应用之前提条件，尤其是对于制备黏土基复合材料，良好的分散与剥离更加有助于材料各性能的提高。
　　 由于蒙脱土有机化之目的是为增强其与有机介质间相容性，进而改善无机蒙脱土之分散性，以更加高效的利用此矿物资源。倘若直接在有机介质中原位有机化改性蒙脱土，进而促进其在有机介质中的分散，以期达到使用有机土的效果，则可省去制备有机土的系列过程，亦可缩短生产复合材料之总周期及降低生产成本。本论文研究了钠蒙脱土在烷烃中的分散，以期加深了解无机蒙脱土在烷烃类非极性介质中的分散机理，结果不仅有利于黏土基复合材料领域相容剂的选择及加工条件的优化，同时对有机土作为流变助剂应用领域亦具有较大指导意义。
　　 论文的主要研究内容包括:
　　 1.蒙脱土颗粒在烷烃中的分散
　　 实验过程中发现一些季铵盐类表面活性剂在高温条件（溶解状态）下可明显改善蒙脱土在烷烃中分散性，故而首先观测了几种不同季铵盐在气制油及正辛烷中的溶解行为，以确定实验之反应条件。后利用显微镜等方法考查了双十八烷基二甲基氯化铵及其不同加量条件下，对气制油中钠蒙脱土分散性的影响，同时对分散体系的流变性质加以考察并与相同浓度有机土气制油分散体系流变性质加以对比研究，以探讨其作为流变助剂用于非极性溶剂的可行性。实验表明，此原位有机化之方法可于一定程度上替代有机土用于流变助剂领域。通过对正辛烷中所制备有机土的表征等提出烷烃中季铵盐在蒙脱土上的吸附机制为离子交换吸附。基于实验所观察蒙脱土在气制油中分散之现象与对正辛烷中改性蒙脱土的表征，推断提出蒙脱土颗粒在烷烃中的分散机制为体系内季铵盐改性剂优先通过离子交换吸附于蒙脱土颗粒外表面，同时亦可进入蒙脱土层间对其表面有机化改性，进而在外剪切力等作用下发生分散。
　　 2.正辛烷中有机土的制备与表征
　　 为进一步说明蒙脱土于烷烃中的有机化改性及探究正辛烷作为反应介质制备有机土之可行性，故于正辛烷中利用双十八烷基二甲基氯化铵作为改性剂制备出系列有机土，并利于X射线粉末衍射(XRD)，热重分析(TGA，及微分热重分析DTG)，傅里叶变换红外光谱(FTIR)，扫描电子显微镜(SEM)等手段对其加以了表征。实验结果进一步表明了蒙脱土在烷烃中的有机化改性，同时，实验将正辛烷中所制备有机土与水相中使用相同改性剂所得有机土加以了对比研究，以期其有望作为一新材料使用。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外主要研究进展

1．2．1 蒙脱土的基本物理化学性质

1．2．2 蒙脱土的有机化改性及有机土的表征与应用

1．2．3 改性蒙脱土在有机介质中的分散

1．2．4 蒙脱土在非极性介质中的有机化改性与分散

1．3 论文的主要研究内容

第二章 实验和研究方法

2．1 实验原料与试剂

2．2 主要实验仪器及设备

2．3 研究方法

第三章 蒙脱土颗粒在烷烃中的分散

3．1 引言

3．2 研究方法

3．2．1 提纯钠基蒙脱土粉的制备

3．2．2 季铵盐的加入对蒙脱土在烷烃中分散性的影响

3．2．3 烷烃中季铵盐在蒙脱土上吸附行为的研究

3．2．4 蒙脱土颗粒在烷烃中的分散机制

3．3 结果与讨论

3．3．1 季铵盐的加入对蒙脱土在烷烃中分散性的影响

3．3．2 烷烃中季铵盐在蒙脱土的吸附行为研究

3．3．3 蒙脱土颗粒在烷烃中的分散机制

3．4 本章小结

第四章 正辛烷中有机土的制备与表征

4．1 引言

4．2 研究方法

4．2．1 水相中有机土的制备

4．2．2 正辛烷中有机土的制备

4．2．3 有机土的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 X射线粉末衍射

4．3．2 热重分析

4．3．3 傅里叶变换红外光谱

4．3．4 扫描电子显微镜

4．4 本章小结

第五章 主要结论及创新点

参考文献

致谢

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