[01192846]蒙脱石应用矿物学与纳米复合技术研究

1.课题来源与背景 该项目为自选项目。项目相关研究得到了如下支持： “层状硅酸盐矿物膨胀性晶层的层电荷及其表征”（ 国家自然科学基金项目,批准号：40502008,经费26万元,2006.01～2008.12,已验收）。 “四川三台膨润土的综合开发利用研究”（企业委托项目,编号：10zh0112,经费50万元,2010.01～2013.12）。 “蒙脱石、蛭石层间域化学反应属性及产物组装机理”（ 国家自然科学基金项目,批准号：41072033,经费45万元,2011.01～2013.12,已验收）。 “TiO2/蒙脱石层间化合物的制备、表征及形成机理研究”（ 四川省教育厅项目,批准号：11ZB103,经费3万元,2011.12～2013.12）。 2. 技术原理及性能指标 （1）蒙脱石钠化改型工艺技术：利用蒙脱石良好的阳离子交换性和胶体分散性。 （2）系列烷基季铵盐/蒙脱石插层复合物制备工艺技术：利用蒙脱石良好的阳离子可交换性、插层性和纳米分散性。 （3）聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料和TiO2/蒙脱石纳米复合材料工艺技术：利用层间域纳米空间。 （4）TiO2/蒙脱石纳米复合材料中TiO2相变阻滞工艺技术：利用蒙脱石结构层结晶和相变阻滞作用。 3.技术的创造性与先进性 该项目通过上述研究获得了大量的数据,取得了重要的创造性和先进性研究成果。主要有如下3大方面： （1）获得了5方面的关键技术：系列烷基季铵盐/蒙脱石插层复合技术;聚苯胺/蒙脱石纳米复合物原位聚合反应技术;溶剂化作用引入前驱体层间原位反应制备TiO2/蒙脱石纳米复合材料技术;离子交换作用引入前驱体层间原位反应制备TiO2/蒙脱石纳米复合材料技术; TiO2/蒙脱石纳米复合材料中TiO2相变阻滞技术。 （2）理论上有5方面的重要进展：层电荷数大小对蒙脱石阳离子交换性、烷基季铵盐插层插层高度、胶体性能的影响;蒙脱石吸水后晶层发生膨胀、剥离,浓缩和干燥时发生凝聚形成蒙脱石“定向性层状聚合体”的机制;系列烷基季铵盐在蒙脱石层间域中的排布模式;蒙脱石层间域中原位聚合形成聚苯胺/蒙脱石纳米复合物或原位反应形成TiO2/蒙脱石纳米复合物的机制;蒙脱石结构层对层间物具有突出的相变阻滞效应和结晶阻滞效应的机制。 （3）具有如下5点创新：聚苯胺/蒙脱石纳米复合物原位聚合反应制备技术,制备过程包括：季铵盐插层处理→苯胺单体溶剂化处理→苯胺单体原位聚合处理;层间原位反应五步法制备TiO2/蒙脱石纳米复合材料技术,制备过程包括：烷基季铵盐插层处理→钛酸丁酯前躯体溶剂化插层处理→钛酸丁酯原位水解处理)→水合氧化钛原位脱羟处理→原位生成锐钛矿（或再相变为金红石）的结晶处理;层间原位反应四步法制备TiO2/蒙脱石纳米复合材料技术,制备过程包括：阳离子交换处理向蒙脱石层间域引入[ Ti（OH）4-X（2+X）H2O]X+→原位水解处理形成水化氧化钛→水合氧化钛原位脱羟处理→原位生成锐钛矿的结晶处理; TiO2/蒙脱石纳米复合材料中SiO2掺杂TiO2相变阻滞技术。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 利用该项目的研究成果可实现如下应用技术： （1）蒙脱石钠化改型工艺技术主要应用于石油钻井泥浆、油漆和涂料的悬浮剂、冶金球团粘结剂、垃圾填埋场等场所除臭吸附剂和覆盖剂、岩土工程防水防渗处理剂等; （2）系列烷基季铵盐/蒙脱石插层复合物制备工艺技术主要应用于油漆、涂料、塑料、橡胶等的有机填料、有机钻井泥浆、日用化工等; （3）聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料和TiO2/蒙脱石纳米复合材料工艺技术主要应用于新型纳米材料与新型功能材料等; 该项目推广应用的条件应具备如下三个方面： ① 具有纯度较高的蒙脱石资源; ② 销售半径内具有较好的市场; ③ 生产企业具有较高的运营和技术开发能力。 5.社会经济效益,存在的问题