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摘 要

本论文在综合分析了高岭土（Kaolinite）的结构特征，插层改性的手段，插层反应的影响因素以及表征方法等大量文献的基础上，采用浸泡法，研磨法以及两步插层法，用醋酸钾（KAc）对高岭土进行了插层实验，并应用XRD，傅里叶红外光谱进行了表征。红外分析表明，醋酸钾插入高岭土层间，对高岭土的内表面羟基产生了显著影响，并可能与高岭土的内表面羟基形成了氢键。内羟基的微弱变化，是由于插入高岭土层间的醋酸钾分子中的H原子对内羟基引起的扰动所造成的。实验过程中发现，制备出的醋酸钾/高岭土插层复合物易于吸潮，不易长期存储，用二甲基亚砜（DMSO）进行插层，在反应条件控制上优于醋酸钾，并且Kao-DMSO插层复合物不仅在湿态能够稳定存在，在干态时也能够较长时间的稳定存在，且其插层率也优于Kao-KAc复合物。

关键词：高岭土；插层；表征；插层复合物；醋酸钾

ABSTRACT

On the basis of integrated analysis of a great of literatures and date about the structure characteristics of kaolinite, intercalation of the modified method, the intercalation reaction influence factors , characterization methods and so on. By using immersion method, grinding method and the two step intercalation method to going on the intercalated experiment with Potassium acetate, and the samples were characterized by XRD,FTIR. According to the infrared analysis showed, Potassium acetate into the kaolinite has significant influence on the inner surface hydroxyl of kaolinite, and can form hydrogen bond with the inner surface hydroxyl of kaolinite. Slight changes in hydroxyl is duo to the H atomic of potassium acetate molecules caused by the insertion of the disturbance of kaolinite intercalation complex of three square holes on the inner hydroxyl. Found in the experimental process, DMSO intercalation is better than potassium acetate in the control of reaction condition,and the prepared Kao-KAc absorbs water easily, not easy to long-term storage. However Kao-DMSO intercalation compound not only can exist stably in wet state, but also in the dry state can exist for a long-term stability, and the intercalation rate is better than the Kao-KAc compound as well as.

Key Words：kaolinite; intercalation; characterization; intercalation compound; potassium acetate,

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 综述 1

1.1 前言 1

1.2 高岭土的结构特征 1

1.3 高岭土插层理论 3

1.3.1插层的定义 3

1.3.2 插层改性的方法 3

1.3.3 插层剂的选择 4

1.3.4 插层反应的影响因素 5

1.3.4.1 高岭土的粒度及特征 5

1.3.4.2 插层有机物的性质 6

1.3.4.3水的作用 6

1.3.4.4 温度 7

1.3.4.5 压力 7

1.3.4.6 pH值 7

1.3.4.7 高岭土与插层剂的配比 7

1.3.5 插层复合物的表征 7

1.3.5.1吸附、插层与接枝 7

1.3.5.2插层效果:XRD 分析 8

1.3.5.3谱学特征 8

1.3.5.4化学组成分析 9

1.3.5.5 插层复合物的性质 9

1.3.6 插层机理 10

1.4未来研究的热点及难点 10

第二章 实验部分 12

2.1 实验试剂与仪器 12

2.1.1 实验试剂 12

2.1.2 实验仪器 12

2.2 实验步骤 12

2.2.1 高岭土/醋酸钾的制备 12

2.2.1.1 直接插层（浸泡法） 12

2.2.1.2 干法插层（研磨法） 12

2.2.1.3 两步插层 13

2.2.2 高岭土/醋酸钾复合物的表征 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 Kao–KAc的XRD分析 14

3.2 Kao–KAc的红外分析 16

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 综述

1.1 前言

随着工业生产和科学技术的发展，对深加工的矿产高档产品需求量与日俱增。我国矿产资源丰富，但是国内对矿产深加工高档产品的开发与生产能力还远远不能满足市场的需求，与国外存在较大差距。要摆脱这种局面就必须研制高附加值的新材料，特别对我国独具特色、探明远景储量及推算储量为180.5亿t^[1]，储量位居第一的煤系高岭土要加大研发力度，发挥资源优势，提高经济效益。

高岭土(kaolin)是以高岭土族矿物为主要成分并达到有用含量的一种岩石，可以是土状或石状。高岭土作为一种重要的非金属矿产，因具有良好的高白度、可塑性、高粘结性、易分散性和优良的电绝缘性等，广泛应用于造纸、电子、陶瓷、橡胶、塑料、涂料、石油化工和油墨等行业。另外，高岭土还具有抗酸溶性、低的阳离子交换性和较高的耐火度等理化性能，在光学玻璃、玻璃纤维、建筑材料、砂轮、化纤、农药杀虫剂载体、化肥及耐火材料等行业得到应用。近年来，高岭土在新材料中的应用也得到深入研究，如用于制备高岭土有机插层纳米材料、赛隆材料、低聚物材料、层柱分子筛^[2]等。其中，高岭土有机插层纳米材料的研究在我国始于1992年，只有短短十几年的时间，而较多的研究则集中于2000年以后。高岭土插层纳米材料的制备及其应用研究，是提高高岭土产品档次的重要途径，可以大幅度提高产品的附加值。因此，对高岭土插层复合材料的研究，有着十分重要的现实意义和理论意义^[3]。

1.2 高岭土的结构特征

纯净高岭土外观呈白色或浅灰色，含杂质时呈黄、灰、青玫瑰等色。高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭土簇矿物（高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等）组成，理想的化学式为Al₂O₃-2SiO₂-2H₂O，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭土簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其他矿物伴生。

高岭土中含有大量的Al₂O₃、SiO₂和少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。从理论上分析，高岭土的化学成分应为：二氧化硅(SiO₂)46.5％，三氧化二铝（Al₂O₃）39.5％，水（H₂O）14％。^[4]

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