以张家口高岭土为原料,采用多次置换插层的方法制备了高岭石-季铵盐插层复合物。XRD分析表明十二烷基三甲基氯化铵分子进入高岭石层间,并使其层间距d001扩大至3.50 nm。利用TG、DSC分析数据对高岭石-季铵盐插层复合物的热分解行为进行了动力学研究。结果表明复合物在加热过程中发生两步反应,第一步是插层剂分子于200.50℃发生脱嵌反应,第二步为高岭石于518.88℃发生脱羟基反应。针对第一阶段的脱嵌反应,采用"特征点分析法"进行了动力学研究,并计算得到了活化能E=218.327 k J/mol,指前因子A=2.392×1022s-1,机理函数为f(α)=2×(1-α)3/2。
以高岭石/甲醇(K/M)复合物为前驱体,利用置换法制备出了高岭石/γ-氨丙基三乙氧基硅烷插层复合物(K/APTES),并应用XRD、FTIR、TEM、TG-DSC分析等表征手段对复合物进行了分析。结果表明:APTES分子的氨基与前驱体K/M的四面体硅氧烷基、嫁接在铝氧八面体表面上的甲氧基均发生键合作用形成氢键,APTES分子为两层倾斜排列于高岭石层间,倾角大小与温度有关。插层剂APTES破坏了高岭石层间的氢键,加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间存在的错位,使得K/APTES插层复合物的部分片层卷曲变形。还针对复合物的插层剂APTES的脱嵌反应,采用Satava积分法和AcharBrindley-Sharp-Wendworth微分法相结合的动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能E=197.8 k J·mol-1,指前因子的对数lg(A/s-1)=14.60,最概然机理函数为:f(α)=[-ln(1-α)]-1,G(α)=α+(1-α)ln(1-α)。
