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累托石粉体材料的开发利用现状介绍

累托石粉体材料的开发利用现状介绍 累托石粉体材料的开发利用现状

累托石具有热稳定性、耐高温性、高分散性、高塑性、吸附性、阳离子交换性、阻隔紫外线性以及层间孔径可变性等优点。累托石特殊的矿物结构和物理特征使其具有重要的应用价值。研究发现,累托石的应用领域主要集中在以下几个方面。

1.环保材料

由于累托石粘土矿物表面二氧化硅结构的强亲水性和外界阳离子的水解作用,其对有机物的吸附和处理性能较差。为了提高粘土的污水处理能力,一般先进行改性和活化。

十二烷基二甲基苄基胺氯化物(1227)有机改性累托石对Zn (II)的去除率达98%以上,低于国家规定的Zn(II)最高允许排放浓度(GB 8978-1996)一级标准。室温下,改性累托石对氰离子的去除率可达98.9%。孙家寿等人用CTMAB交联累托石吸附某制药厂的苯胺废水。在一定条件下,虽然CODCr值不同,但CODCr的去除率都在60%以上。但目前交联累托石的孔径阻碍了有机物在其内表面的吸附,因此增加累托石层高度空是提高有机物吸附效率的途径之一。用累托石制备的多孔陶瓷和蜂窝陶瓷热膨胀系数低,成型效果稳定,适合用作汽车尾气处理三元催化转化器的载体和臭氧抑制催化剂。

2.高温润滑脂

有机改性累托石不仅保留了累托石矿物的一些固有特性,而且具有良好的热稳定性和耐高温性。由于有机物的引入,其表面由亲水变为亲油,可以充分分散在矿物油和合成油中用作稠化剂制备高温润滑脂。

由矿物油、有机累托石、极压减摩剂、防锈剂、油性剂、抗氧剂和分散剂制成的润滑脂在陶瓷和冶金工业中的应用试验表明,其理化指标达到或超过极压膨润土,可在200℃高温和水蒸汽等复杂介质环境中使用。它具有很高的胶体稳定性、机械稳定性、极压性和耐磨性。通过钠化改性、累托石有机包覆、添加基础油和添加剂,可制备高温润滑脂。已应用于陶瓷和冶金行业的窑车润滑及其他高温设备润滑,取得了良好的效果。

3.石油催化剂

钠化/交联改性制备的累托石具有大孔径的层状柱状结构,在800℃下仍能保持较高的结构和活性水热稳定性。它比表面积大,酸中心活性高,与催化剂相容性好,符合载体材料的功能要求,可用作石油催化剂载体。这种累托石不仅满足了载体材料的功能要求,而且具有分子筛的活性特征,可以大大简化催化剂的制备过程。

结果表明,该类催化剂内比表面积大,活性高,定向性好,转化率高,既是活性剂又是载体。热稳定性好,抗重金属(钒、镍)污染能力强。

4.包衣悬浮剂

传统的涂料悬浮剂是膨润土。加入量过多时,稳定性好,但烧结时易开裂。当量太少时,涂层的悬浮性差。在累托石的开发研究过程中,发现钙基累托石是一种良好的耐高温涂料。试验证明,该涂料附着牢固,无起泡、脱落现象,贮存过程稳定,无沉淀、结块,涂层外观质量明显提高。将以钙基累托石为填料的防腐涂层涂覆在喷砂处理的钢板上,分别放入5%H2SO4、5%NaOH或5%NaCl溶液中,在室温下浸泡7h,涂层无任何损失。

累托石不仅具有类似蒙脱石的阳离子交换、分散、膨胀、悬浮和胶体性质,还具有类似云母的热稳定性和耐高温性能。有机累托石作为油基涂料的防沉剂,与有机溶剂具有相似性和相容性,与有机溶剂连接成网络结构并均匀分散在体系中,是一种防沉增稠效果更好、能提高涂料性能且价格低廉的新型防沉剂材料。

5.钻探泥浆

钠化改性最明显的应用优势是在制浆过程中,一方面解决了天然累托石只能用高压脉冲制浆的问题;另一方面,活化一部分因焙烧温度高而不能制浆或制浆能力降低或丧失的累托石粘土,以恢复其制浆性能。

已在河南中原、四川、新疆克拉玛依等油田使用,钠化改性累托石效果优于钠基膨润土。其钻井泥浆材料成浆率高,一般为18 ~ 26 m3/L,具有节约材料、滤失量小、热稳定性好、不水化、不加碱、不需要额外设备、随时可用、操作方便等优点。钠化累托石经有机包覆后可用作石油泥浆材料,其性能优于有机膨润土。

6.过滤材料

利用累托石特殊的矿物结构、优异的流变性、可塑性、粘结性、烧结收缩率小、不开裂、不变形等特性,可以制备孔梯度连续变化的多孔陶瓷作为过滤材料。适用于高温、腐蚀性等流体中不同粒径的细小颗粒的过滤。过滤过程中阻力小,分离效率高,不易堵塞,反冲洗率高。

7.纳米累托石材料

累托石易于分散成纳米颗粒,经适当处理后,层间结构可分离成云母状和蒙脱石状纳米颗粒。其特殊的晶体结构和优异的物理化学性能决定了它可以广泛应用于许多领域,例如可以添加到塑料中制成高强度、高耐热性的新材料制品。目前的研究主要包括累托石/SBR纳米复合材料、累托石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料,以及在氟碳表面活性剂和复合季铵盐极性插层剂的作用下,用分散机高速搅拌制备的累托石插层改性纳米复合材料。

8.医疗保健材料

累托石钠化改性后,膨胀倍数增加,分散性提高,具有较强的吸附能力和阳离子交换能力。按此原理制备的抗菌累托石,当Ag含量在5%以上时,对大肠杆菌和霉菌有很好的抑制作用。以累托石钠和布洛芬为原料,采用熔融插层法制备布洛芬累托石复合物,再将锌离子和季铵阳离子依次与蒙脱土进行离子交换反应,制备新型改性蒙脱土复合抗菌剂。改性累托石可用作药片和农药颗粒的载体。

9.其他应用

除上述用途外,累托石在合成陶瓷、印染浆、油漆防沉剂、美容保健面膜、泥疗康复泥饼、泥浴保健泥等方面也有重要用途。此外,由于其具有阻隔紫外线的能力,开发其在日用化妆品中的应用将会带来更高的社会价值和经济效益。

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