一種高嶺土插層復(fù)合物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高嶺土材料深加工領(lǐng)域，具體涉及一種高嶺土插層復(fù)合物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高嶺土是一種常見的粘土礦物，被廣泛的應(yīng)用于造紙、涂布、陶瓷、建材、耐火材料、石油化工、農(nóng)業(yè)、國防尖端技術(shù)等領(lǐng)域。自然界高嶺土的主要成分是高嶺石，是一種典型的層狀娃酸鹽礦物，層間距d (001)約為0.72nm。高嶺土作為1:1型層狀結(jié)構(gòu)粘土礦物，在有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料中應(yīng)用非常廣泛。近年來對于高嶺土的插層研究較為活躍，有機(jī)物插層尚嶺土能夠顯者提尚尚嶺土的層間距，且使得尚嶺土復(fù)合材料同時具有尚嶺土及有機(jī)物的物理化學(xué)特性，因此廣泛應(yīng)用于高嶺土插層復(fù)合物的制備中。與蒙脫土等粘土礦物相比，高嶺土插層反應(yīng)并不容易，主要原因是高嶺土層間以氫鍵聯(lián)結(jié)，不含有可交換的陽離子，且層與層之間有較強(qiáng)的作用力。因此能夠直接插進(jìn)高嶺土層間的只有小部分強(qiáng)極性小分子(如二甲基亞砜、尿素、肼等)，而大分子有機(jī)物需要通過一步或多步置換才能進(jìn)入高嶺土層間。
[0003]專利CN201310280849涉及一種高嶺土-硅烷嵌合插層改性復(fù)合物的制備方法。先將高嶺土與插層劑溶液混合，在液態(tài)條件下對高嶺土進(jìn)行直接插層，然后制備高嶺土 -醇復(fù)合物，最后將高嶺土 -醇復(fù)合物加入到硅烷溶液中磁力攪拌，離心得到高嶺土 -硅烷嵌合插層改性復(fù)合物。
[0004]專利200710168746.3涉及一種制備十八胺/高嶺土插層復(fù)合物的方法。該方法以煤系高嶺土為原料，先將高嶺土與水合肼混合攪拌制備肼/高嶺土插層復(fù)合物，然后在乙酸銨飽和溶液中混合攪拌得到乙酸銨/高嶺土插層復(fù)合物，再以乙酸銨/高嶺土插層復(fù)合物為前驅(qū)體加入到十八胺中加熱反應(yīng)得到十八胺/高嶺土插層復(fù)合物。
[0005]離子液體是一種在溶解或熔融態(tài)全部由離子組成的物質(zhì)，它具有許多分子溶劑不具有的獨(dú)特性能，如低的蒸汽壓、較高的溶解性能，好的熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性等。其中，1-羧甲基-3-甲基咪唑氯鹽是一種單羧基功能化離子液體，這種類型離子液體多被用作綠色溶劑、催化劑和電化學(xué)等領(lǐng)域。
[0006]目前關(guān)于離子液體插層高嶺土復(fù)合物的研究并不多:
[0007]專利CN201310737981.3涉及一種高嶺土 /1- 丁基-3-甲基溴化咪唑插層復(fù)合材料的制備方法，主要通過三步法制備高嶺土 /咪唑插層復(fù)合物。其制備方法是:先用二甲基亞砜(DMSO)插入高嶺土層間，使得高嶺土001面層間距由0.72nm擴(kuò)大到1.10nm，然后通過甲醇置換出DMSO制備高嶺土 /甲醇復(fù)合物，最后通過咪唑離子液體置換制備出高嶺土 /咪唑插層復(fù)合物，XRD結(jié)果顯示咪唑離子液體插入高嶺土使得高嶺土層間距擴(kuò)大到1.4Inm左右，其插層率可達(dá)到86 %。
[0008]以上方法研究成功制備出了咪唑離子液體插層高嶺土復(fù)合物，但是存在較多的缺點(diǎn):一是反應(yīng)步驟較多較復(fù)雜，二是反應(yīng)周期長，三是高嶺土 /甲醇插層復(fù)合物不太穩(wěn)定，在高溫或者濕度較大環(huán)境甲醇很容易脫出，四是上述方法遇到熔點(diǎn)較高的離子液體很難使其插入高嶺土層間。為克服上述困難，本發(fā)明以1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽作為原料，采用熔融法兩步制備1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽/高嶺土插層復(fù)合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的在于提供一種制備1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽/高嶺土插層復(fù)合物的方法，該方法可以很好的克服熔點(diǎn)較高的水溶性強(qiáng)的離子液體很難插入高嶺土的困難，同時又可以減少水對高嶺土插層的影響，這種方法制備出的插層高嶺土復(fù)合物性能穩(wěn)定。
[0010]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0011]—種高嶺土插層復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟:
[0012]I)按一氯乙酸與1-甲基咪唑摩爾比為1:1的比例，將一氯乙酸置于70?80°C環(huán)境中熔融，加入1-甲基咪唑反應(yīng)4?6小時，得到紅棕色黏稠液體；用無水乙醇清洗至下層為白色固體上層為無色透明液體，將白色固體取出干燥得到離子液體1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽；
[0013]2)將高嶺土:二甲基亞砜:蒸餾水三者按照15g:60?80mL:5?15mL混合，在25?75°C條件下加熱攪拌48?72小時；離心分離，清洗、干燥，得到高嶺土 / 二甲基亞砜插層復(fù)合物；
[0014]3)所得高嶺土 / 二甲基亞砜插層復(fù)合物:1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽按質(zhì)量比1: (2?5)混合，惰性氣體保護(hù)下在190?210°C環(huán)境中加熱處理，保溫4?12h后冷卻；
[0015]4)用二甲基亞砜清洗步驟3)所得產(chǎn)物，去除1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽，然后用無水乙醇清洗，離心分離、干燥，即得高嶺土 /1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽插層復(fù)合物。
[0016]本發(fā)明有益效果如下:
[0017](I)將較大的分子插入高嶺土層間，使其(001)面層間距由0.72nm增大到1.34?1.36nm0
[0018](2)咪唑類離子液體很難通過一步法制備出高嶺土插層復(fù)合物，需要對高嶺土進(jìn)行多步插層來實現(xiàn)，大多數(shù)研究中都是進(jìn)行三步反應(yīng)(如先插入二甲基亞砜，再插入甲醇，最后才插入咪唑離子液體)，本發(fā)明只通過兩步法就能實現(xiàn)咪唑離子液體插層進(jìn)入高嶺土層間，因此制備工藝時間短，且插層率較高。
[0019](3)離子液體很多都具有較好的溶解性能，這一類離子液體可以根據(jù)溶解的方法插層進(jìn)入高嶺土層間。1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽是一種對水溶解性很強(qiáng)的鹽類，但是對于其他的溶劑溶解性較差，本發(fā)明是在完全無水狀態(tài)下進(jìn)行高嶺土插層，能保證離子液體插進(jìn)高嶺土過程中不受水解的影響。
[0020](4) 1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽是一種熔融溫度較高的離子液體，本發(fā)明在210°C條件下1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽可進(jìn)入二甲基亞砜插層高嶺土復(fù)合物中將二甲基亞砜置換出來。
【附圖說明】
[0021]圖1:所用尚嶺土 X射線粉晶衍射圖；
[0022]圖2:高嶺土 / 二甲基亞砜插層復(fù)合物的X射線粉晶衍射圖；
[0023]圖3:實施例1高嶺土 /1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽插層復(fù)合物的X射線粉晶衍射圖；
[0024]圖4:實施例2高嶺土 /1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽插層復(fù)合物的X射線粉晶衍射圖
[0025]圖5:實施例3高嶺土 /1-羧甲基-3甲基咪唑氯鹽插層復(fù)合物的X射線粉晶衍射圖
[0026]圖6:實施例4高嶺土 /