蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

金云母—蛭石间层矿物分晶层晶体化学式的计算及意义

金云母－蛭石间层矿物由金云母晶层与蛭石晶层交叠排列而成，采用一般计算方法得出的晶体化学式不能充分揭示结构中金云母晶层与蛭石晶层各自的晶体化学特征。本文以化学成分分析与阳离子容量为基础，假定可交换性阳离子均为蛭石晶层层间阳离子，非交换性阳离子为金云母晶层层间阳离子，金云母晶层与蛭石晶层具有相同的八面体层等，计算出了结构中两种晶层的分晶层晶体化学式，确定了结构中两种晶层的比例和蛭石晶层的电荷数。并在此基础上讨论了新疆尉犁蛭石矿金云母－蛭石间层矿物的晶体化学特征。结果表明该方法设计合理，符合晶体化学原理，所计算的数据可靠。利用该方法计算出的两种晶层的比例为金云母－蛭石1：1规则间层矿物的确定提供了必要的依据。也为其它类似间层矿物的研究提供了一种计算分晶层晶体化学式的可行方法。     

有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究

对新疆尉犁蛭石进行钠化改型后用系列烷基季铵盐进行了有机插层处理,利用XRD对样品进行表征.结合季铵盐阳离子的理论几何尺寸,研究了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布方式.结果表明,不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石晶层排列方式的演化途径不同,季铵盐用量和季铵盐阳离子的性质能影响季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布方式.当季铵盐用量较低时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成平卧排列,当季铵盐用量较高时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成倾斜排列,且直链烷基越长,季铵盐阳离子在蛭石晶层间越易形成倾斜排列.     

四川三台钙蒙脱石的矿物学与有机化处理研究

对四川三台钙蒙脱石进行了矿物学和有机化处理研究。化学成分分析、晶体化学式与层间可交换阳离子数计算、X射线衍射分析和热分析都表明三台膨润土属钙基膨润土，属型为切托-Otay型。用十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵三种季铵盐阳离子表面活性剂对四川三台钙蒙脱石进行了有机化处理。结果表明，用十八烷基三甲基氯化铵处理的效果最好。     

Al13-两性表面活性剂复合插层蒙脱石的合成与结构特征研究

蒙脱石是一种2∶1型层状硅酸盐粘土矿物,具有纳微米级粒径、大比表面积、层间可膨胀性等特点。由于其结构片层中的八面体或四面体中存在类质同象替代,结构层通常带有负电荷,自     

沉积地层中伊/蒙混层粘土矿物的晶体结构晶体化学研究

不规则伊/蒙混层粘土矿物在沉积地层中广泛存在，通过对１７例伊/蒙混层粘土矿物样品进行系统研究得出:（１）沉积地层中的部分有序型伊/蒙混层矿物的晶层连接概率介于完全随机混层与机械混和物的连接概率之间；（２）伊/蒙混层中的蒙皂石晶层向伊利石的转化分两步完成:两层水蒙皂石单层水蒙皂石伊利石；（３）随着成岩作用的进行（埋藏深度增加），Ｉ/Ｓ中的Ｉ晶层含量增加，在此同时，Ｉ/Ｓ晶体结构中四面体片的类质同相代换增加，四面体电荷及总层电荷亦增加，匹配该增加部分电荷的是层间域Ｋ的含量明显增加；（４）在沉积地层中的Ｉ/Ｓ混层矿物中，Ｉ晶层具有白云母的成分特点，层电荷为０。７５左右；Ｓ晶层则具有纳蒙脱石的成分特点，层电荷为０。３０左右。     

沉积地层中伊/蒙混层粘土矿物的晶体结构晶体化学研究

不规则伊／蒙混层粘土矿物在沉积地层中广泛存在，通过对１７例伊／蒙混层粘土矿物样品进行系统研究得出：（１）沉积地层中的部分有序型伊／蒙混层矿物的晶层连接概率介于完全随机混层与机械混和物的连接概率之间；（２）伊／蒙混层中的蒙皂石晶层向伊利石的转化分两步完成：两层水蒙皂石单层水蒙皂石伊利石；（３）随着成岩作用的进行（埋藏深度增加），Ｉ／Ｓ中的Ｉ晶层含量增加，在此同时，Ｉ／Ｓ晶体结构中四面体片的类质同相代换增加，四面体电荷及总层电荷亦增加，匹配该增加部分电荷的是层间域Ｋ的含量明显增加；（４）在沉积地层中的Ｉ／Ｓ混层矿物中，Ｉ晶层具有白云母的成分特点，层电荷为０．７５左右；Ｓ晶层则具有纳蒙脱石的成分特点，层电荷为０．３０左右     

相混合计算法确定蒙脱石含量的对比研究

基于X射线粉晶衍射分析、化学成分分析数据,依据物质平衡原理,应用相混合计算法对陕西洋县、河南确山、内蒙古赤峰三地的膨润土进行了定量物相分析。根据电子探针微区分析所得蒙脱石晶粒化学成分数据,采用以阴离子为基准的氢当量法,计算了膨润土中蒙脱石的晶体化学式。应用CELLSR软件,计算得到膨润土中各主要矿物的晶胞参数。通过与传统的确定膨润土中蒙脱石含量的吸蓝量法和X射线衍射多相Rietveld分析法进行定量对比,结果表明,相混合计算法是确定多种矿物共生的膨润土中蒙脱石含量最有效的物相分析方法。尽管受不同分析方法的误差积累影响,但是由该法确定蒙脱石的含量仍能保证±20％的计算精度。     

不同链长烷基季铵离子在蒙脱石层间域内排列方式的对比

选用含不同烷基长链的三种季铵盐——十二烷基三甲基溴化铵(DDTMAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TDTMAB)、十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)，对河北钠交换蒙脱石进行了有机柱撑实验，以X射线衍射分析方法对实验产物进行了对比研究。结果表明，由于烷基链中所含的碳原子数目不同，三种长链季铵离子对蒙脱石的柱撑效果不同，DDTMA^ 在蒙脱石层间域内可形成平卧单层、平卧双层和假三层三种不同排列方式；TDTMA^ 与DDTMA^ 在低浓度条件下形成的前两种排列方式相同，而第三种则不同，为倾斜单层排列；HDTMA^ 有机柱撑产物中除了具有前两者的排列方式外，还具有倾斜双层排列方式。不同排列方式的复合产物可以多相共存。此外，随着柱撑剂浓度的增加，三种长链烷基季铵离子在蒙脱石层间域内的排列方式及其演化是不同的。     

蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物在丙烯酸涂料中的应用机理研究

针对由两种具有不同层电荷特征的蒙脱石(M1和M2)所制备的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物和具有不同结构特征的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物用作丙烯酸涂料的助剂时,对涂料综合性能的影响规律及机理研究发现:利用层电荷较低的蒙脱石(M1)制备的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物用做丙烯酸涂料助荆具有较好的抗沉增稠效果,而利用层电荷较高的蒙脱石(M2)制备的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物的抗沉增稠效果较差;蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物结构特征影响其在丙烯酸涂料中的作用效应,具有单层倾斜结构的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物具有较好的抗沉增稠效果,而具有单层平卧结构和胶束结构的蒙脱石/十八烷基三甲基铵复合物的抗沉增稠效果较差.     

天然膨润土中蒙脱石丰度的定量方法研究

基于膨润土中蒙脱石的基本结构单元在X射线衍射空间的相干散射的分布和总量是一不变量,同一膨润土矿中单位质量蒙脱石的阳离子交换容量和层电荷密度专一性的特点,本研究提出了阳离子交换容量／层电荷密度、阳离子交换容量和X射线衍射多相Rietveld分析三种蒙脱石丰度的定量方法,并测定了我国不同产地、矿物组成和物化性质各异的10种天然膨润土中蒙脱石丰度,分析了可能的干扰因素。结果表明,三种方法测得的蒙脱石丰度值在3％范围内吻合良好,且具有一致的自相关性。     

金云母-蛭石间层矿物阳离子交换容量的影响因素研究

采用氯化铵交换-原子吸收光谱法和CaCl2-甲醛缩合法测定3个金云母-蛭石间层矿物样品的各阳离子交换分量和阳离子交换总量,通过分析样品粒度和溶液pH值对阳离子交换容量的影响及晶层端面水解使表面荷电的特点,确定样品的等电点.结果表明,随着粒度的增大,样品的阳离子交换容量逐渐减小;随着pH值的增大,样品的阳离子交换容量先急剧减小(pH=2～5),后趋于平缓(pH=5～9),而后再急剧减小(pH=9～11.5),这些变化主要与晶层端面的水解作用和八面体片阳离子的溶出作用有关;样品的等电点为pH值≈9.研究结果对于排除端面水解作用对阳离子交换容量的影响和进一步确定蛭石晶层的层电荷具有重要的意义.     

交换液酸碱度对OTAC在蒙脱石中吸附及复合物凝胶粘度影响

在蒙脱石有机改性体系中,交换液酸碱度对蒙脱石荷电性以及十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)的电离度影响很大,进而影响OTAC在蒙脱石中的吸附以及制备复合物的凝胶粘度。研究发现,在pH=3的强酸性交换体系中,蒙脱石端面可变电荷为正电荷,OTAC阳离子和蒙脱石之间静电斥力的存在不利于OTAC在蒙脱石上的吸附,吸附量和吸附率分别是0.943CEC和85.7%,制备复合物的凝胶粘度最低,分别是μ0min为45.67Pa·s,μ30min为16.52Pa·s;在pH=10的弱碱性交换体系中,由于蒙脱石层面和端面均带有负电荷,静电引力更有利于OTAC阳离子在蒙脱石层间交换及表面吸附,其吸附量和吸附率最高,分别为1.097CEC和99.71%,制备复合物的凝胶粘度也较高,分别是μ0min为95.93Pa·s,μ30min为37.67Pa·s;在强碱性交换体系中,当pH=11和13时,蒙脱石对OTAC的吸附量和吸附率降低明显,吸附量分别为1.08CEC和1.058CEC,吸附率分别降到98.20%和96.18%,对应复合物的μ0min分别为96.52Pa·s和93.52Pa·s,μ30min分别为36.57Pa·s和36.53Pa·s,究其原因由于交换液中OTAC阳离子和高浓度的钠离子在蒙脱石层间和表面存在竞争吸附导致蒙脱石层间钠离子的交换难度加大。     

钠基蒙脱土水合演化机制

为了查明钠基蒙脱土的水合演化过程,以天然钠基蒙脱土为研究对象,开展在相对湿度（ ）为0～0.98区间的水汽等温吸-脱附试验,通过吸附速率曲线、BET曲线界定钠基蒙脱土各水合阶段及相应的水合主控因素;通过测定晶层 值变化规律,从吸附水影响黏土矿物晶层厚度的角度探讨钠基蒙脱土的水合演化特征;基于傅里叶红外光谱,从水分子结构伸缩振动信息角度对钠基蒙脱土水合演化过程进行定性定量验证;通过热重/差热分析,以吸附水相变所需能量与吸附水重量变化的角度解释钠基蒙脱土的吸附水特征与其水合机制的关系。试验结果表明：在较低相对湿度下（0 0.15）,以钠基蒙脱土矿物外表面吸附为主,形成表面吸附水;0.15 0.40为钠基蒙脱土层间阳离子水合阶段;0.40 0.98,为晶层内外表面水合阶段,水分子逐步完整的包裹蒙脱土,形成多层吸附层。钠基蒙脱土的水合演化过程受控于层间钠离子与晶层基面,层间钠离子的水合能影响了钠基蒙脱土水合演化的起始顺序。     

广西膨胀土的孔隙结构特征

对冻干法制备的广西膨胀土不扰动样进行了微结构测试研究。通过压汞试验结果对膨胀土的孔隙分布进行分形研究表明其具有多重分维特征。对孔隙分布曲线拐点的物理意义进行了探讨,并用扫描电镜照片加以印证,认为可将膨胀土的孔隙划分为大、小、微3类,其中微孔隙为蒙脱石类晶层之间的宽度可变间隙。说明压汞试验无法提供微孔隙的信息,建议今后应重视膨胀土全孔隙分布的研究。     

蒙脱石晶体结构和水结构的矿物物理特征

本文利用矿物物理研究方法对我国内蒙、浙江、甘肃等地的钙基、钠基、镁基蒙脱石的物质成分、晶体结构和层间OH,H_2O的排布结构进行了研究,并获得下列结论: 1.由X衍射和拉曼分子光谱分析深入研究了蒙脱石阳离子配位体结构特征,提出其空间群为C_(2/m) 型。 2.建立了蒙脱石水结构模式,有3种主要类型:①层间大阳离子附近的束缚态水分子;②层间无大阳离子位置上的非束缚态水分子;③颗粒表面依靠氢键相连的水分子集合体。 3.利用群理沦,提出了蒙脱石OH～-的振动模式,由振动分析指出蒙脱石中OH～-具有12个振动模式。