有机改性层状硅酸盐及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机硅酸盐的制备方法。首先采用热活化、酸处理、硝酸锂插层改性的综合手段对硅酸盐进行预处理，得到锂基硅酸盐，然后，改性有机插层剂和锂基蒙脱土在溶剂中80~180

Organic modified layered silicate and its preparation method

The invention relates to a preparation method of organosilicate. Lithium-based silicate was prepared by thermal activation, acid treatment and lithium nitrate intercalation modification. Then, organic intercalation agent and lithium-based montmorillonite were modified in 80-180 solvents.

【技术实现步骤摘要】
有机改性层状硅酸盐及其制备方法
本专利技术涉及硅酸盐改性
，具体提供一种有机改性层状硅酸盐及其制备方法。
技术介绍
有机改性层状硅酸盐是指采用有机试剂处理层状硅酸盐使之与层状硅酸盐发生物理吸附或化学结合，形成具有有机物特性的物质。由于多数有机改性层状硅酸盐是经离子交换过程制得，所以用于形成有机改性的层状硅酸盐多数具有一定的离子交换能力，如蒙脱石、皂石、蛭石、云母等。近年来有机改性层状硅酸盐在聚酰亚胺胶黏剂/层状硅酸盐纳米复合材料领域获得了广泛的应用。有机改性层状硅酸盐的性质对纳米复合材料的形成具有决定性的影响。有机改性层状硅酸盐必须具有一定的层间距，使得单体或聚合物链有可能进入层间。云母硅酸盐是2:1型的层状硅酸盐矿物，具有优良的化学性质与独特的物理性质，耐热绝缘、耐酸耐碱、化学性质稳定、分散悬浮性好，目前作为重要的填料已广泛应用于涂料、橡胶、塑料、陶瓷等工业领域。但是在制备聚合物/硅酸盐复合材料时，由于云母硅酸盐层间剩余负电荷为1，层间K+不能被其他阳离子交换，结构稳定，层间距很难扩大，难以进行有机插层。所以人们期待有一种很好的改性方法，以增加硅酸盐片层之间的距离，使其有更加广泛的应用前景，能够更好地应用于耐高温聚酰亚胺胶黏剂/层状硅酸盐纳米复合材料中。
技术实现思路
针对现有技术对硅酸盐改性技术存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种新型的活性有机硅酸盐及其制备方法，以丰富活性有机硅酸盐的种类，克服现有技术改性的硅酸盐层间距难以扩大，与聚酰亚胺胶黏剂制备复合材料的应用受到限制等不足，满足塑料加工、化工建材的制备、纳米材料的制备、生物应用材料和化妆品等领域应对硅酸盐提出的要求。本专利技术的目的还在于提供所述方法制备的有机改性层状硅酸盐。本专利技术所述的一种有机改性层状硅酸盐的制备方法包括如下步骤：1)将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内煅烧；2)取适量煅烧样品，在硝酸溶液中搅拌反应得到酸化硅酸盐；3)取适量酸化样品，与适量硝酸锂混合反应得到锂基硅酸盐；4)在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；5)将酸化的有机插层剂加入到层状硅酸盐的悬浮液中，其混合的方法为磁力搅拌以形成有机硅酸盐水溶液。纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机硅酸盐。所述煅烧温度为400~800oC，煅烧时间0.5~2h，硝酸溶液浓度为2~5mol/L。所述硝酸锂的用量为10~24份重量，反应温度为200~400oC，反应时间为8~24h。所述混合硅酸盐的悬浮液与酸化的有机插层剂水溶液，为磁力搅拌，搅拌温度80~180oC，反应时间为5~24h。所述有机插层剂为烷基三甲基溴化铵类，烷基链长为十二个碳至十八个碳。所述插层剂可为季铵盐插层剂，其可为烷基三甲基溴化铵类，其烷基链长为十二至十八个碳。例如十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵。本专利技术的硅酸盐经适当有机处理后，有机阳离子的进入可增加硅酸盐的层间距，改善硅酸盐的间层结构与表面性能，使有机硅酸盐在适当的有机溶剂中有很好的分散性，将本专利技术所述的一种有机改性层状硅酸盐，与合适的聚合体系按一定的工艺复合后，即可得到聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。本专利技术制备的有机改性层状硅酸盐主要应用于制备耐高温聚酰亚胺胶黏剂/层状硅酸盐纳米级复合材料，具有广阔的应用前景。本专利技术与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术制备的有机改性层状硅酸盐层间距大于普通季铵盐改性的层状硅酸盐的层间距，一般可达8纳米以上，扩大了硅酸盐的应用范围。2、本专利技术制备的有机硅酸盐不经过复杂的反应过程，经过常用的材料与处理设备，即可将插层剂引入到层状硅酸盐的层间，将这种有机改性层状硅酸盐与合适的聚合体系复合后，可制得插层效率高的纳米复合材料。3、本专利技术制备的有机改性层状硅酸盐主要应用于制备耐高温聚酰亚胺胶黏剂/层状硅酸盐纳米复合材料，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，所属领域及熟练人员，根据上述
技术实现思路
对本专利技术的具体实施方式做出非本质性的改进和调整并非困难，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。在下述实施例中除特别说明外，所涉及的组分百分比均为重量百分比，所涉及的组分份数均为重量份数。实施例1将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内500oC煅烧0.5h；取适量煅烧样品，在3mol/L硝酸溶液中搅拌反应2h得到酸化硅酸盐；取适量酸化样品，与12份质量的硝酸锂混合200oC反应8h得到锂基硅酸盐；在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；将酸化的有机插层剂加入到锂基层状硅酸盐的悬浮液中，在120oC下反应8h。纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机改性硅酸盐。所得有机改性绢云母的X射线衍射（XRD）测试结果表明，其层间距由原样的1.98纳米增加至5.3纳米。实施例2将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内500oC煅烧0.5h；取适量煅烧样品，在3mol/L硝酸溶液中搅拌反应2h得到酸化硅酸盐；取适量酸化样品，与12份质量的硝酸锂混合200oC反应8h得到锂基硅酸盐；在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；将酸化的有机插层剂加入到锂基层状硅酸盐的悬浮液中，在150oC下反应8h。纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机改性硅酸盐。所得有机改性绢云母的X射线衍射（XRD）测试结果表明，其层间距由原样的1.98纳米增加至5.52纳米。实施例3将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内500oC煅烧0.5h；取适量煅烧样品，在3mol/L硝酸溶液中搅拌反应2h得到酸化硅酸盐；取适量酸化样品，与12份质量的硝酸锂混合200oC反应8h得到锂基硅酸盐；在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；将酸化的有机插层剂加入到锂基层状硅酸盐的悬浮液中，在120oC下反应8h。纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机改性硅酸盐。所得有机改性绢云母的X射线衍射（XRD）测试结果表明，其层间距由原样的1.98纳米增加至5.54纳米。实施例4将有机绢云母加入到N-甲基砒咯烷酮溶剂中，得到稳定的悬浮液；将二胺单体4,4'-二氨基二苯甲烷和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，加入到N-甲基砒咯烷酮溶剂中，在氮气气氛保护下搅拌溶解，然后分批加入干燥过的3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐单体，室温下搅拌反应，得到淡黄色的粘稠状聚酰胺酸溶液，其中添加4,4'-二氨基二苯甲烷和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的物质量之比1:1.5，3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐的物质量与两种二胺4,4'-二氨基二苯甲烷和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷的物质量之和之比为1:1，溶液中聚酰亚胺的含量为15%（质量），有机绢云母和聚酰亚胺质量比为7:93；将得到的聚酰胺酸溶液流延成膜，分梯度进行热亚胺化反应，具体工艺为依次在90oC保温1h，再在140oC保温0.5h，在240oC保温0.5h，在300oC保温1h。制备的绢云母改性聚酰亚胺胶粘剂材料具有如下性能：T5为515oC，玻璃化转变温度380oC。常温及250oC，300oC，350oC的粘结强度分别为21.52，5.75，4.18，2.85MPa。此条件下，纯聚酰亚胺胶粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.有机硅酸盐的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：1) 将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内煅烧；2) 取适量煅烧样品，在硝酸溶液中搅拌反应得到酸化硅酸盐；3) 取适量酸化样品，与适量硝酸锂混合反应得到锂基硅酸盐；4) 在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；5) 将酸化的有机插层剂加入到锂基层状硅酸盐的悬浮液中，其混合的方法为磁力搅拌以形成有机硅酸盐水溶液，纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机硅酸盐。

【技术特征摘要】
1.有机硅酸盐的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：1)将干燥后的硅酸盐样品在电阻炉内煅烧；2)取适量煅烧样品，在硝酸溶液中搅拌反应得到酸化硅酸盐；3)取适量酸化样品，与适量硝酸锂混合反应得到锂基硅酸盐；4)在水中加入锂基层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；5)将酸化的有机插层剂加入到锂基层状硅酸盐的悬浮液中，其混合的方法为磁力搅拌以形成有机硅酸盐水溶液，纯化所得有机硅酸盐水溶液，以得到有机硅酸盐。2.如权利要求1所述的有机硅酸盐的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为400~800oC，煅烧时间0.5~2h。3.如权利要求1所述的有机硅酸盐的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李笃信，魏梦玲，张起，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43