论文总字数：14342字

摘 要

高岭石插层有机复合材料是一种新型矿物材料，在催化剂、功能材料、新型陶瓷材料、环境工程材料和纳米复合材料等领域迅猛发展，其具有优良的吸附性、分散性、反应活性、流变性、多孔性和表面酸性。插层作用是指在具层状结构的无机物(主体host) 中，插入一层其它分子或化合物(客体guest)，形成的产物称为插层化合物，插入的客体称为插层剂。本论文工作中，以高岭土/二甲基亚砜为中间体，用“溶剂热法”制备3-氨基吡啶/高岭土插层复合材料。研究制备3-氨基吡啶/高岭土插层复合材料的工艺研究（插层剂浓度、插层温度、插层反应时间、溶剂pH等），对所得产品进行红光谱分析、粉末XRD分析以及对产品进行差热分析等表征。

关键词：高岭石 插层 插层剂

3 - aminopyridine/kaolinite intercalated composite materials preparation and characterization

Abstract

Organic montmorillonite intercalated composite material is a kind of new mineral materials,which in the catalyst, functional materials, ceramic materials, environmental engineering, materials and nano composite materials in the areas of rapid development, has been found to have good adsorption, dispersibility, reactivity, rheological property, porosity and surface acidity. Intercalating effect refers to the layer structure of the inorganic host (subject), insert a layer object (guest), with other molecules or compounds of the products, known as the intercalation compounds, inserted object is called the intercalating agent. In the work of this thesis with kaolin/dimethyl sulfoxide as intermediates, use " solvothermal method" the preparation of 3 - aminopyridine/kaolinite intercalated composite materials. Study the preparation of 3 - aminopyridine/kaolinite intercalated composites technology research (intercalating agent concentration, inserted layer temperature, reaction time and solvent, pH, etc.), red spectrum analysis of the product, the product powder XRD analysis and characterization of products, such as differential thermal analysis.

Keywords:kaolinite; intercalation; intercalator

目录

摘要 II

Abstract III

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2高岭土插层复合材料的制备方法 1

1.2.1 插入-原位聚合………………….……………………….………………………………………….2

1.2.2聚合物溶液直接插入 2

1.2.3聚合物熔融直接插入 3

1.3影响高岭土插层的因素 3

1.3.1 高岭石的特征 3

1.3.2 插层剂特性 4

1.3.3 介质条件..................................................5

1.4高岭石有机插层复合物的应用发展研究 6

1.4.1高性能有机陶瓷材料.........................................6

1.4.2高性能聚合物基复合材料.....................................6

1.4.3阻隔材料...................................................6

1.4.4非线性光学材料.............................................7

1.4.5其他用途...................................................7

1.5本论文的研究意义及内容 7

第二章 实验部分 9

2.1 仪器设备和试剂 9

2.1.1 仪器设备 9

2.1.2 试剂 9

2.2 3-氨基吡啶/高岭土插层复合材料的制备 10

2.2.1 前驱体高岭土/二甲基亚砜的制备 10

2.2.2 3-氨基吡啶/高岭土插层复合材料的制备 10

2.3 产品的表征 11

2.3.1 红外光谱分析 11

2.3.2 差热分析 11

2.3.3 粉末XRD分析 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 红外光谱分析 14

3.2 差热分析 15

3.3 粉末XRD分析 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

附录 20

致谢 22

第一章 文献综述

1.1 引言

聚合物/层状硅酸盐插层纳米复合材料具有聚合物分子链与粘土硅酸盐片层以分子水平交替排列达到分子级分散的特点，因而具有优异的力学性能、热性能、电性能、阻隔性能及光性能。近年来层状硅酸盐矿物高岭石以其资源丰富、价格便宜等特点，也开始受到人们的关注。

高岭石插层有机复合材料是一种新型矿物材料，在催化剂、功能材料、新型陶瓷材料、环境工程材料和纳米复合材料等领域迅猛发展，其具有优良的吸附性、分散性、反应活性、流变性、多孔性和表面酸性。高岭石属于高岭石亚族，是典型的1:1 型二八面体层状硅酸盐(高岭土结构见附录1-1)。高岭石的基本晶层单元是由一层硅氧四面体[SiO₄]和一层铝氧八面体[AlO₂(OH)₄]通过共同的氧连接成，每个晶层单元四面体中的氧原子与相邻晶层单元的八面体羟基形成氢键，单元层与单元层间通过氢键及van der Waal 力连接，层间几乎没有外来的离子^[1]。

插层作用是指在具层状结构的无机物(主体host) 中，插入一层其它分子或化合物(客体guest) ，形成的产物称为插层化合物^[2] ，插入的客体称为插层剂。插层过程中，有机分子在高岭石层间排列趋向更加有序，为熵减过程，不利于插层反应进行。影响插层过程的主要因素有：高岭石的特征、插层有机物的性质、介质及环境条件等^[3]。并且在生产高岭石插层有机复合材料的过程中，极性有机化合物如二甲基亚砜、甲酸胺、醋酸钾、肼、尿素能直接插入其层状结构间，进而破坏片层硅酸盐紧密有序的堆积结构，使其剥离成厚度为1nm左右，长、宽为30-100nm的层状基本单元，并均匀分散于聚合物基体中，最终得到目标产物。有些非活性的客体，不能直接插入高岭土层间，利用取代法插入高岭土层间。3-氨基吡啶就是这种分子，它就是插层化学中典型的客体分子。

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