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凹凸棒黏土(APT)是一種層鏈狀含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，特殊的棒晶結(jié)構(gòu)使其具有吸附和膠體載體等功能。因此，被廣泛的應(yīng)用于石油、化工、建材、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。然而，天然APT由于范德華力和氫鍵作用，凹凸棒石棒晶通常以聚集體或棒晶束的形式存在，APT沒有充分發(fā)揮自身的膠體性能。因此，如何解離APT的棒晶束，提高其附加值成為目前APT研究的熱點(diǎn)之一。本論文以提高APT的黏度，擴(kuò)大其在復(fù)合材料中的應(yīng)用為目的，通過高壓均質(zhì)處理方法對APT進(jìn)行鹽處理和有機(jī)改性，研究了不同改性劑及改性條件對APT黏度的影響，同時(shí)將改性的APT應(yīng)用于聚乙烯醇復(fù)合膜的制備，其主要研究內(nèi)容如下：
1.采用不同濃度的乙酸鎂對APT進(jìn)行改性處理，考察了懸浮液濃度、pH值、溫度和攪拌時(shí)間以及放置時(shí)間等因素對APT在蒸餾水和飽和氯化鈉水溶液中黏度的影響，并通過FTIR、XRD、SEM、BET、Zeta電位、XRF等手段對其進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明，在乙酸鎂濃度10％、懸浮液濃度7.5％、pH=8、溫度20℃、攪拌時(shí)間14h和放置時(shí)間24h的條件下，改性APT有最高的黏度。與APT原土相比，改性后其黏度在蒸餾水和飽和氯化鈉水溶液中分別提高了63.4％和31.6％。
2.采用不同濃度的焦磷酸鈉對APT進(jìn)行改性處理，考察了焦磷酸鈉濃度及高壓均質(zhì)壓力對APT黏度的影響，同時(shí)采用FTIR、XRD、SEM、BET、Zeta電位、XRF等手段對其進(jìn)行表征和分析。研究結(jié)果表明，焦磷酸鈉和高壓均質(zhì)過程可明顯影響改性APT的理化性能。在焦磷酸鈉質(zhì)量百分濃度0.5％，均質(zhì)壓力20MPa的條件下，改性APT有最高的黏度，與未高壓均質(zhì)相比，均質(zhì)過程使APT的黏度增加了38.0％。
3.在APT焦磷酸鈉改性的基礎(chǔ)上，采用高壓均質(zhì)和不同類型表面活性劑對其進(jìn)行有機(jī)化改性，考察了表面活性劑種類和濃度對APT黏度的影響。結(jié)果表明，高壓均質(zhì)過程、表面活性劑種類和濃度對APT黏度有顯著影響。在十八烷基三甲基溴化銨質(zhì)量百分濃度0.5％和均質(zhì)壓力20MPa的條件下，改性APT有最高黏度。與質(zhì)量百分濃度0.5％焦磷酸鈉改性、未經(jīng)過高壓均質(zhì)處理的APT相比，經(jīng)十八烷基三甲基溴化銨進(jìn)一步改性黏度提高了95.5％。
4.采用溶液一流延成膜法，將改性的APT與聚乙烯醇(PVA)復(fù)合制備PVA/APT納米復(fù)合膜，考察了APT質(zhì)量百分濃度、均質(zhì)處理APT和改性APT種類對復(fù)合膜力學(xué)性能和耐水性能的影響。結(jié)果表明，相比于純PVA膜，當(dāng)添加20MPa均質(zhì)處理APT量為3％時(shí)，復(fù)合膜具有最優(yōu)的性能，斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度分別提高了126.01％和69.26％，吸水率降低了31.20％。不同表面活性劑種類改性APT對納米復(fù)合膜性能的影響順序?yàn)殛栯x子型>陰離子型>非離子型。相比于純PVA膜，添加經(jīng)過20MPa高壓均質(zhì)十八烷基三甲基溴化銨改性的APT所制備的復(fù)合膜斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度分別增加了178.95％和156.09％，吸水率降低了56.01％。

    doi：
    10.7666/d.Y2110292
    關(guān)鍵詞：
    凹凸劑棒黏土 改性處理 均質(zhì)處理 黏度性能 納米復(fù)合膜 理化性質(zhì)
    作者：
    蔡佳佳
    學(xué)位授予單位：
    蘭州理工大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    應(yīng)用化學(xué)
    導(dǎo)師姓名：
    徐惠
    學(xué)位年度：
    2012
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ170.12
    在線出版日期：
    2012年10月31日