一種柔性凹凸棒土膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于凹凸棒土膜及其制備領域，特別涉及一種柔性凹凸棒土膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]無機膜因具有耐高溫、耐酸堿、剛性及機械強度好等特點，其得以在食品工業(yè)、生物化工、化學工業(yè)、能源工程、環(huán)境工程、電子技術等領域廣泛應用，尤其在氣體分離、膜催化等領域顯示出廣闊的發(fā)展前景。但同時，無機膜也因具有無彈性，較脆，不易加工成型等缺點而影響了目前的應用。
[0003]粘土薄膜隸屬于無機膜，以粘土為主要基質的粘土薄膜研究并不多見。巴川造紙所使用具有層狀晶體結構的粘土粒子如蒙脫石等經必需的制糊、涂布、平坦化、干燥、剝離等工序制成表面平坦的粘土薄膜，其中所用粘土必須具有粘土粒子層狀取向結構，成膜過程中必須在薄膜表面施加負荷壓力(參見專利《粘土薄膜的制造方法及粘土薄膜》，CN101268013A)。此外，巴川造紙所將具有扁平狀晶體結構的溶脹性粘土進行有機修飾，然后將有機改性后的粘土分散于極性有機溶劑中并涂布于基材或倒入容器中干燥制得兼具耐熱性和耐水性的粘土薄膜，其中使用粘土必須為溶脹性的且可以進行層狀取向的粘土，而粘土薄膜若具有柔性需要添加硅樹脂等樹脂以及流動性物質(參見專利《粘土土分散液及其制造方法、以及粘土薄膜》，CN101434481A)。
[0004]凹凸棒土，是一種含有大量水合鎂鋁硅酸鹽成分的納米纖維，在江蘇、安徽等省儲量豐富、價格低廉。其具有特殊的纖維狀、棒狀結構、吸附性能和良好的離子交換能力，被廣泛應用于吸附劑、催化劑及載體、鉆井泥漿增稠劑、黏接劑等。凹凸棒土具有較大的長徑比，成型時棒狀結構相互堆積易次生出大量孔洞，調節(jié)孔洞大小可截留不同尺寸的顆粒。同時，棒狀結構交錯堆積，使得其形成的孔洞結構更加穩(wěn)定。目前，以具有一維晶體結構的凹凸棒土為主要基體成膜的研究僅搜索到一篇相關專利報道(專利《一種制備凹凸棒土膜的方法》，申請?zhí)?201310194949.5)，該專利報道了將凹凸棒土附著于陶瓷基體表面，然后通過燒結制得具有截留無機離子性能的膜材料，但是所得膜材料沒有柔性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種柔性凹凸棒土膜及其制備方法，該方法無毒無害，環(huán)保成本低。制備的凹凸棒土膜柔性明顯，且熱穩(wěn)定性、吸附性良好，在空氣凈化、廢液過濾等領域具有應用前景。
[0006]本發(fā)明的一種柔性凹凸棒土膜，所述膜以凹凸棒土為基質，水溶性聚合物為添加劑；其中，凹凸棒土與水溶性聚合物的質量比為100:1?6。
[0007]所述水溶性聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯酸、羥甲基纖維素和淀粉中至少一種。
[0008]本發(fā)明的一種柔性凹凸棒土膜的制備方法，包括:
[0009](I)將凹凸棒土膜分散在水中，加入稀酸，攪拌，過濾，洗滌至中性，烘干，研磨，過篩，分散于水中，超聲，分離，得到凹凸棒土懸浮液；其中，凹凸棒土懸浮液中水和凹凸棒土的質量比為100:1?10 ;
[0010](2)在攪拌條件下將水溶性聚合物溶液滴加到步驟⑴制備得到的凹凸棒土懸浮液中，共混攪拌，得到共混懸浮液；其中，凹凸棒土與水溶性聚合物的質量比為100:1?6 ;
[0011](3)將步驟(2)中得到的共混懸浮液置于模具中，40?70°C恒溫蒸發(fā)，得到柔性凹凸棒土膜。
[0012]所述步驟(I)中稀酸為稀鹽酸溶液或者稀硫酸溶液；其中稀鹽酸的濃度為0.1M?4M，稀硫酸溶液的濃度為0.1M?3M。
[0013]所述步驟(I)中的洗滌為用水洗滌。
[0014]所述步驟(I)中篩的規(guī)格為100?200目。
[0015]所述步驟(2)中水溶性聚合物溶液的質量濃度為10g/L?30g/L。
[0016]所述步驟(2)中水溶性聚合物溶液的滴加速度為0.5?2mL/min。
[0017]所述步驟(2)中攪拌條件為磁力攪拌，攪拌速度為800r/min?1000r/min。
[0018]所述步驟(2)中共混攪拌的攪拌速度為100r/min?200r/min，攪拌時間為6h?12h0
[0019]所述步驟(3)中模具為塑料模具。
[0020]本發(fā)明以具有纖維狀晶體結構的凹凸棒土為主要材料，使用含量不超過6% (相對于凹凸棒土質量)的水溶性聚合物調節(jié)凹凸棒土懸浮液的觸變性及穩(wěn)定性，從而制備出具有均勻孔結構的柔性凹凸棒土膜，該膜材料在空氣凈化、廢液過濾等領域具有潛在應用。
[0021]有益效果
[0022](I)本發(fā)明以凹凸棒土為基質，水溶性聚合物為添加劑，采用特定的工藝方法促進水溶性聚合物與高純度的凹凸棒土在水中均勻分散；添加了少量水溶性聚合物的凹凸棒土懸浮液屈服應力點明顯得到提高，且其觸變性、可塑性及穩(wěn)定性表現優(yōu)異；
[0023](2)本發(fā)明制備的凹凸棒土膜屬于無機材料，具有較大的比表面積和良好的吸附性能，可應用在高溫環(huán)境下，也可作為催化劑等介質的載體，在空氣凈化、廢液過濾等領域具有潛在應用；
[0024](3)本發(fā)明制備的凹凸棒土膜柔性明顯，利于其包覆目標材料表面以提供最大接觸反應面；
[0025](4)本發(fā)明在整個制備過程中只用到了水和原材料，膜組分簡單但質地均勻，環(huán)保低成本。
【附圖說明】
[0026]圖1為實施例1中柔性凹凸棒土膜截斷面的掃描電鏡圖；
[0027]圖2為實施例1中柔性凹凸棒土膜在三點彎曲力學測試條件下的負荷-撓度曲線。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0029]實施例1
[0030](I)常溫下，稱取20g凹凸棒土分散于400mL去離子水中，并加入20mL的IM HCl溶液，機械攪拌器劇烈攪拌12h，然后過濾去除大顆粒物及雜質，離心得酸化后的凹凸棒土，而后用去離子水洗滌酸化后的凹凸棒土，再將其分散于去離子水中，離心、洗滌反復多次至濾液為中性即可。
[0031](2)在100°C的鼓風干燥機中將步驟⑴中的凹凸棒土烘干，并研磨成粉，過100目篩獲得提純的凹凸棒土。將2g提純的凹凸棒土分散于400mL去離子水中，在超聲波清洗儀中超聲分散180min后，分離出上層穩(wěn)定絮狀物即得凹凸棒土懸浮液。
[0032](3)在60°C的鼓風干燥機中，將步驟(2)中的凹凸棒土懸浮液濃縮至粘稠。量取已知體積的懸浮液，在100°c的鼓風干燥機中烘干，根據失重質量，計算求得懸浮液的質量濃度為3.25%。
[0033](4)將0.56g聚乙烯醇溶解在50g去離子水中，在95°C油浴鍋中加熱攪拌6h至聚乙稀醇完全溶解，在磁力攪拌器800r/min的轉速下