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煤系高岭土的插层及剥片研究

作　者: 王萌
导　师: 许红亮
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 煤系高岭土 二甲基亚砜 尿素 插层 剥片
分类号: TD985
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


高岭土以其独特的化学组成和工艺物理性能而广泛应用于陶瓷、造纸、橡胶、塑料、石油化工、粘结剂等各个领域。但是,由于生产工艺条件的限制,目前我国出口的基本是高岭土粗加工产品,大量的高岭土精细加工产品需要进口。因此,研究开发高岭土高档系列产品已成为近年来的研究热点。本文利用廉价的煤系高岭土为原料,制备出煤系高岭土插层复合材料和煤系高岭土片层材料。采用置换插层法制备出插层率高的煤系高岭土/尿素插层复合材料,采用低温热处理方式对煤系高岭土插层复合物进行剥片处理,并研究了热处理温度对剥片效果的影响。主要研究成果如下：1、以二甲基亚砜为插层剂,制备出了煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物。利用X射线衍射分析、红外光谱分析、热分析等手段,研究了反应温度、反应时间、溶液配比等因素对插层率的影响规律,确定了最佳制备工艺条件,煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物的插层率达到94.68%。2、以尿素为插层剂,分别采用直接插层法和置换插层法制备出煤系高岭土/尿素插层复合物。研究了尿素浓度、反应温度和反应时间等因素对插层效果的影响。研究发现：以煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物为前驱体,饱和尿素溶液进行置换插层的工艺效果最优,可将插层率提高至96.68%。采用X射线衍射分析、红外光谱分析和热分析研究了煤系高岭土/尿素插层复合体。3、对煤系高岭土/尿素插层复合物进行机械磨剥和低温热处理,可将煤系高岭土的比表面积从16.06m2/g提高到47.72m2/g,剥片效果明显。X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析结果显示,煤系高岭土经过剥片后片层变薄,颗粒粒度变小。论文还讨论了插层率、热处理温度、超声水洗、酸浸等因素对剥片效果的影响,结果表明随着插层率的增大,剥片效果越来越明显；低温热处理的剥片效果优于超声水洗、酸浸处理等方法；随着热处理温度的升高,煤系高岭土的剥片效果愈加显著,比表面积逐渐增大。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 煤系高岭土的性质  10-13
    1.2.1 高岭石的晶体结构  10-11
    1.2.2 煤系高岭土的用途  11
    1.2.3 煤系高岭土的利用  11-13
  1.2 煤系高岭土插层复合材料  13-14
  1.3 煤系高岭土的剥片  14-15
  1.4 本课题的研究目的、思路和技术路线  15-17
2 实验部分  17-25
  2.1 实验原料  17-21
    2.1.1 原材料  17
    2.1.2 煤系高岭土的表征  17-21
  2.2 实验设备及仪器  21-22
  2.3 实验方法  22-23
    2.3.1 煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物的制备  22
    2.3.2 煤系高岭土/尿素插层复合物的制备  22
    2.3.3 煤系高岭土/尿素插层复合物的剥片  22-23
  2.4 样品表征与分析  23-25
    2.4.1 X射线衍射分析  23
    2.4.2 傅里叶红外光谱分析  23
    2.4.3 热分析  23
    2.4.4 比表面积分析  23-24
    2.4.5 扫描电镜分析  24-25
3 煤系高岭土插层复合物的制备  25-38
  3.1 煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物的制备  25-31
    3.1.1 影响煤系高岭土/二甲基亚砜插层反应的因素  25-28
    3.1.2 煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物的红外光谱分析  28-30
    3.1.3 煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合物的热分析  30-31
  3.2 直接插层法制备煤系高岭土/尿素插层复合物  31-34
    3.2.1 影响煤系高岭土/尿素插层反应的因素  32-33
    3.2.2 煤系高岭土/尿素插层复合物的红外光谱分析  33-34
  3.3 置换插层法制备煤系高岭土/尿素插层复合物  34-38
    3.3.1 插层反应时间的影响  35
    3.3.2 煤系高岭土插层复合物的红外光谱分析  35-36
    3.3.3 煤系高岭土插层复合物的热分析  36-38
4 煤系高岭土的剥片  38-48
  4.1 直接插层法制备煤系高岭土/尿素插层复合物的剥片  38-42
    4.1.1 机械磨剥对剥片效果的影响  38-39
    4.1.2 洗涤方式对剥片效果的影响  39-40
    4.1.3 剥片方式对剥片效果的影响  40-42
  4.2 置换插层法制备的煤系高岭土/尿素插层复合物的剥片  42-48
    4.2.1 机械磨剥对剥片效果的影响  43
    4.2.2 热处理温度对剥片效果的影响  43-45
    4.2.3 插层率不同对剥片效果的影响  45
    4.2.4 剥片方式对剥片效果的影响  45-48
5 结论  48-49
参考文献  49-52
个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿产资源的综合利用 > 非金属矿产
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