一种蒙脱土在固体表面上层层组装的方法技术

本发明专利技术公开了一种蒙脱土在固体表面上沉积的方法，其方案是室温下，将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和阴离子聚合物溶液中，浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍5~10个循环后，再将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和蒙脱土悬浊液中，每次浸渍吸附时间为5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20~30个循环。本发明专利技术具有以下优势：蒙脱土片层之间结合紧密，空隙少，多层膜紧密；可对固体表面存在的孔隙及微缝进行有效填充，降低固体表面的渗透率，提高固体强度；材料方便易得，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜沉积
，特别涉及一种蒙脱土在固体表面上层层组装进行沉积的方法。
技术介绍
层层组装技术是一种多层膜的沉积技术。具有独特材料学性质的无机纳米片层材料也可以与层层组装技术相结合，Ferguson等报道了利用正价的聚电解质与硅酸盐纳米片组装成多层膜。厚度为200nm的多层膜结构规整，X射线衍射信号明显。Podsiadlo等使用聚乙烯醇(PVA)和蒙脱土(MTM)制备了超强的聚合物纳米复合膜材料。纳米片层紧密堆积并有着清晰的平面取向。通过机械性能测试，作者得出单纯的PVA/MTM复合膜的最终拉伸强度和杨氏模量分别是纯PVA聚合物膜的4倍和10倍，而通过戊二醛交联后，多层膜的各项机械性能参数更是大幅度提高。有别于机械性能，Hammond及其合作者研究了加入无机纳米片层材料后，多层膜的离子传输性质。如利用层层组装技术制备出仿生矿化材料，就可用于石油钻井多个方面，用途广泛，如钻井井壁加固等。现有的研究者提出了控制碳酸钙晶体生长过程中晶态结构、形状和组装的方法。申请号为200710042997.7的专利提出了一种纳米层状碳酸钙仿生复合材料料，它是由低分子量有机物参与氯化钙和碳酸钠反应过程，导向方解石形成纳米薄层状结构，进而使层状结构定向组装纳米薄层的多层结构。这些研究对生物矿化材料的仿生合成起着重要的推动作用，但仍未能生长成具有天然碳酸钙结构的仿生材料，或者方法和材料性能还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种利用层层组装技术使蒙脱土在固体表面层层吸附沉积，形成一个致密薄膜层，提高固体表面的强度的蒙脱土在固体表面上沉积的方法。为了达到本专利技术的目的，本专利技术技术方案是这样实现的：采用层层组装技术使聚合物和蒙脱土层层吸附沉积到固体表面，形成一个平整而致密的吸附层，降低固体表面的渗透率，提高强度。具体步骤如下：室温下，将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和阴离子聚合物溶液中，浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍5~10个循环后，再将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和蒙脱土悬浊液中，每次浸渍吸附时间为5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20~30个循环。上述方案进一步包括：所述阳离子聚合物为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、聚醚酰亚胺（PEI）、多环芳烃（PAH）、盐酸苯丙醇胺（PPA）中的一种或几种的组合；所述阴离子聚合物为聚丙烯酸（PAA）、聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚乙烯磺酸钠（PVS）的一种或几种的组合。阳离子聚合物溶液的质量百分比浓度为0.1%~0.2%，pH为4.0~4.5；阴离子聚合物溶液的质量百分比浓度为0.1%~0.2%，pH为8.0~8.5；蒙脱土悬浊液的质量百分比浓度为0.1~0.2%，pH=8.0~8.5。所述固体为硅片、岩石薄片、玻璃片、滤纸片中的一种。本专利技术与现有技术相比具有以下优势：（1）本专利技术中蒙脱土片层之间结合紧密，空隙少，多层膜紧密；（2）本专利技术可对固体表面存在的孔隙及微缝进行有效填充，提高固体强度；（3）本专利技术采用蒙脱土进行层层组装沉积，材料方便易得，成本较低。具体实施方式本专利技术的实施方案是：室温下，将片状固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液（0.1~0.2%wt，pH=4.0~4.5）和阴离子聚合物溶液（0.1~0.2%wt，pH=8.0~8.5）中，浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍5~10个循环后，用蒙脱土悬浊液（0.1~0.2%wt，pH=8.0~8.5）代替阴离子聚合物溶液，然后再与阳离子溶液进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20~30个循环时后，即可在固体表面得到表面平整且致密的蒙脱土吸附层。方案中，所述阳离子聚合物为PDDA（邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯）、PEI（聚醚酰亚胺）、PAH（多环芳烃）、PPA（盐酸苯丙醇胺）中的一种或几种的组合。所述阴离子聚合物为PAA（聚丙烯酸）、PSS（聚苯乙烯磺酸钠）、PVS（聚乙烯磺酸钠）的一种或几种的组合。所述片状固体可为硅片、岩石薄片、玻璃片、滤纸片中的一种。实施例1：室温下，将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.1%wt，pH=4.0）和PAA溶液（0.1%wt，pH=8.0）中，浸渍吸附时间5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍5个循环后，再将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.1%wt，pH=4.0）和蒙脱土悬浊液（0.1%wt，pH=8.0）中，每次浸渍吸附时间为5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20个循环时后，即可在固体表面得到表面平整且致密的蒙脱土吸附层。实施例2：室温下，将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.2%wt，pH=4.5）和PAA溶液（0.2%wt，pH=8.5）中，浸渍吸附时间10min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍10个循环后，再将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.2%wt，pH=4.5）和蒙脱土悬浊液（0.2%wt，pH=8.5）中，每次浸渍吸附时间为10min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍30个循环时后，即可在固体表面得到表面平整且致密的蒙脱土吸附层。实施例3：室温下，将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.15%wt，pH=4.25）和PAA溶液（0.15%wt，pH=8.25）中，浸渍吸附时间7.5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍8个循环后，再将硅片分别交替浸入PDDA溶液（0.15%wt，pH=4.25）和蒙脱土悬浊液（0.15%wt，pH=8.25）中，每次浸渍吸附时间为7.5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍25个循环时后，即可在固体表面得到表面平整且致密的蒙脱土吸附层。实施例4：室温下，将岩心薄片分别交替浸入PEI溶液（0.1%wt，pH=4.0）和PSS溶液（0.1%wt，pH=8.0）中，浸渍吸附时间5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍5个循环后，再将岩心薄片分别交替浸入PEI溶液（0.1%wt，pH=4.0）和蒙脱土悬浊液（0.1%wt，pH=8.0）中，每次浸渍吸附时间为5min，间隔中用去离子水清洗固体片上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20个循环时后，即可在固体表面得到表面平整且致密的蒙脱土吸附层。实施例5：...

【技术保护点】
一种蒙脱土在固体表面上层层组装的方法，其特征在于：采用层层组装方法使聚合物和蒙脱土层层吸附沉积到固体表面，形成一个平整而致密的吸附层。

【技术特征摘要】
1.一种蒙脱土在固体表面上层层组装的方法，其特征在于：采用层层组装方法使聚合物和蒙脱土层层吸附沉积到固体表面，形成一个平整而致密的吸附层。
2.根据权利要求1所述的蒙脱土在固体表面上层层组装的方法，其特征在于按下述步骤进行：室温下，将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和阴离子聚合物溶液中，浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍5~10个循环后，再将固体分别交替浸入阳离子聚合物溶液和蒙脱土悬浊液中，每次浸渍吸附时间为5min~10min，间隔中用去离子水清洗固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替侵渍20~30个循环。
3.根据权利要求2所述的蒙脱土在固体表面上层层组装的方法，其特征在于：所述阳离...

【专利技术属性】
技术研发人员：李公让，刘振东，武学芹，侯业贵，张斌，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37