鋰基蒙脫石的制備、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、鋰基蒙脫石是以天然的鈣基蒙脫石為原料經(jīng)過(guò)改性而獲得的具有特殊性能的蒙脫石新材料。它具有其它無(wú)機(jī)蒙脫石所不具備的特殊性能，在鑄型涂料和新材料的合成等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。鋰基蒙脫石的制備和應(yīng)用已經(jīng)成為蒙脫石高附加值利用的一個(gè)重要方面。本文以鈣基蒙脫石為原料，對(duì)鋰基蒙脫石制備工藝的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)和性能的變化規(guī)律、及其在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　文中以提純鈣基蒙脫石為原料（WF和LX），對(duì)鋰基蒙脫石制備工藝優(yōu)化進(jìn)行了

2、系統(tǒng)的研究。詳細(xì)研究了鋰化改性方法、蒙脫石種類、改性劑種類、改性工藝參數(shù)等因素對(duì)鋰基蒙脫石結(jié)構(gòu)和性能的影響。并提出了采用醇脹值表征鋰基蒙脫石性能的新方法。
　　通過(guò)對(duì)恒溫水浴、高速分散和超聲波三種不同改性方法對(duì)比試驗(yàn)研究，分析改性工藝方法對(duì)合成鋰基蒙脫石性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三種改性方法均能夠合成出鋰基蒙脫石，且得到鋰基蒙脫石的性能相近。比較而言，認(rèn)為恒溫水浴改性的實(shí)驗(yàn)條件較溫和，更容易操作，是較為合適的鋰基蒙脫石改性方法。采用

3、兩種不同層面電荷蒙脫石（WF和LX）為原料進(jìn)行鋰化改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，層電荷低的WF蒙脫石為原料合成出的鋰基蒙脫石的性能明顯優(yōu)于層電荷高的LX蒙脫石。通過(guò)對(duì)氯化鋰、碳酸鋰以及混合改性劑（碳酸鋰和草酸的混合液）的鋰化改性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明混合改性劑的改性效果要明顯優(yōu)于其它兩種改性劑。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)主要改性工藝參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)選擇，得到的鋰基蒙脫石合成的最佳工藝條件為：WF蒙脫石為原料，碳酸鋰和草酸的混合液為改性劑

4、，其用量為蒙脫石用量的6％，礦漿濃度為10%，恒溫水浴加熱，溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為1h。最優(yōu)條件下合成鋰基蒙脫石的膨脹容為98mL/g，膠質(zhì)價(jià)為100mL/3g，醇脹值為88mL/3g。
　　為了表征鋰基蒙脫石應(yīng)用性能的特殊性，提出了采用醇脹值表征其在醇類溶劑體系中溶脹性能的新方法，此方法的特點(diǎn)是測(cè)試方法簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性好，能夠較準(zhǔn)確地表征鋰基蒙脫石在乙醇中的溶脹性能。
　　通過(guò)鋰基蒙脫石的熱處理實(shí)驗(yàn)研究，分析熱處理對(duì)

5、鋰基蒙脫石性能和結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨著加熱溫度的升高鋰基蒙脫石的性能迅速下降，當(dāng)溫度達(dá)到130℃時(shí)，鋰基蒙脫石失去在水中的溶脹性能，膨脹容僅為1-2mL/g，膠質(zhì)價(jià)僅為7-8mL/3g；當(dāng)加熱溫度達(dá)到200℃，鋰基蒙脫石的醇脹值迅速下降，僅為20mL/3g；通過(guò)對(duì)不同熱處理鋰基蒙脫石的X射線衍射（XRD）和紅外光譜（IR）的分析，筆者認(rèn)為鋰基蒙脫石層間的鋰離子隨著活化溫度的升高，先進(jìn)入蒙脫石晶格的Al-O八面體并固定在晶格中，然

6、后進(jìn)入蒙脫石晶格的Si-O四面體并固定于其中。
　　通過(guò)鋰基蒙脫石在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，研究了不同類型、不同用量的鋰基蒙脫石對(duì)鑄型涂料性能的影響。結(jié)果表明：鋰基蒙脫石（最優(yōu)）在醇基鑄型涂料中的最佳用量為2%；低層電荷的蒙脫石原料更適合用于合成鋰基蒙脫石，其在鑄型涂料中的應(yīng)用性能較優(yōu)；以混合液為改性劑合成的鋰基蒙脫石在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用性能較優(yōu)。與國(guó)外知名品牌-海名斯的鋰蒙脫石以及鄭州翔宇鑄造材料有限公司生產(chǎn)的鋰基蒙脫石在醇

7、基鑄型涂料（本文配方）中的應(yīng)用性能進(jìn)行比較，結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)合成出鋰基蒙脫石的應(yīng)用性能較好，得到的鑄型涂料的性能為：涂6杯粘度為11s，24h懸浮性為88mL，發(fā)氣量為18mL/g，1000℃抗急熱開(kāi)裂性好，無(wú)裂痕。
　　本研究系統(tǒng)分析了鋰化改性工藝方法、蒙脫石種類、改性劑種類、改性工藝參數(shù)等對(duì)鋰基蒙脫石結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，得出了合成高性能鋰基蒙脫石的最佳工藝條件；通過(guò)熱處理實(shí)驗(yàn)研究，闡明了鋰基蒙脫石在熱處理?xiàng)l件下結(jié)構(gòu)和性能的變