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深入认识凹凸棒石理化性质

返回列表 来源:深圳市海扬粉体科技有限公司 发布日期:20-01-09

根据理论计算和电位滴定实验测定,凹凸棒石等电点pH值为4.5 - 5.0,通常地表环境的中性水溶液中凹凸棒石表现为带负电荷。凹凸棒石具有较高的表面积,表面沟槽和表面断键在水中水化形成丰富的表面基团,包括Si-OH、Mg-OH、Al-OH、Fe-OH; Si-0-、Mg-0-、Al-0-、Fe-0-; Si-OH;、Mg-OH;、Al-OH;、Fe-OH;。这些表面基团与水中的各类离子、有机物发生广泛复杂的界面作用。29Si核磁共振分析结果显示凹凸棒石表面存在丰富的Q2( SiOH)基团。认识凹凸棒石表面基团及其反应活性对理解凹凸棒石表面吸附、表面酸碱性质至关重要,指导凹凸棒石表面改性、纳米复合材料开发研究。

酸活化是凹凸棒石加工的重要方法。从纳米尺度对凹凸棒石与酸反应过程的研究揭示了凹凸棒石与酸反应的机制,为凹凸棒石黏土酸活化和精细产品开发奠定了理论基础。酸活化过程中质子与凹凸棒石八面体片阳离子镁、铝、铁交换反应,八面体片中镁、铝、铁阳离子部分溶解进入溶液,并且由于镁、铝、铁在八面体片中的分布不同和化学键强不同,镁离子优先溶解。八面体片中阳离子溶解程度取决于酸浓度、反应温度和时间。随着八面体片镁、铝、铁溶解增加,固体中硅富集。凹凸棒石的比表面积随着酸活化表现为先增加后降低的趋势,八面体阳离子的部分溶蚀,凹凸棒石出现大量孑L道之间的贯穿孔隙,提高了晶体孔道开放度,从而增大比表面积,同时增加了SiOH基团的数量和比例,改变了凹凸棒石的表面性质。完全溶解掉八面体片后残余的固体物质为非晶态Si02,保留凹凸棒石假象形貌,称之为纳米棒状活性二氧化硅。

基于凹凸棒石物理化学特性的认识和理解,提出了凹凸棒石黏土的开发和应用研究要充分利用凹凸棒石的吸附性质、胶体性质、补强性质和载体性质四大特性。补强性质是基于凹凸棒石纳米棒状形态,具有较大的长径比,高度分散的纳米凹凸棒石在橡胶和塑料制品中具有纤维材料的增强作用。少量凹凸棒石纳米晶体加入到塑料母料中可以调控高分子熔融体结晶度和冷却速率的作用,改善热熔型塑料制品的微观结构和成型效率。载体性质是基于凹凸棒石具有较大的比表面积、带负电荷的特性和表面微弱的碱性以及共生的碱性物质白云石,具有诱导金属盐类水解的作用,由于带正电荷的金属氢氧化物纳米团簇与带负电荷的凹凸棒石纳米棒胶体颗粒的互相作用,水解形成的金属氢氧化物纳米团簇极易在凹凸棒石晶体表面均匀分散负载,并抑制衍生金属氧化物活性组分生长。凹凸棒石作为性组分的载体在传质和反应活性协同方面具有巨大的空间。

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