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該項目屬無機(jī)非金屬材料、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料和納米功能材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。凹凸棒石黏土礦物是一種以凹凸棒石為主要成分的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，由于獨特的棒晶形貌和孔道結(jié)構(gòu)，已在許多方面得到了應(yīng)用。凹凸棒石棒晶長約1-5 μm，直徑約20-70 nm，是一種天然的一維納米材料。但較強(qiáng)的氫鍵和靜電作用力，使天然凹凸棒石棒晶大多以鳥巢狀或柴垛狀聚集，成為制約凹凸棒石黏土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸因素。多年來，研究者采用高速攪拌、超聲、對輥、碾磨和冷凍等傳統(tǒng)處理方式對凹凸棒石棒晶束進(jìn)行了解離研究，但傳統(tǒng)方法只能部分解離棒晶束，同時會損傷凹凸棒石晶體固有的長徑比，影響凹凸棒石納米性能的應(yīng)用，因而制約凹凸棒石黏土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的棒晶束解離技術(shù)一直沒有取得突破。為此，該項目以凹凸棒石棒晶束解離為突破口，在國家863和江蘇省科技支撐計劃等項目的支持下，開展了系列關(guān)鍵技術(shù)研究及其新產(chǎn)品開發(fā)，其主要技術(shù)內(nèi)容包括：1.利用高壓均質(zhì)技術(shù)的空穴效應(yīng)、碰撞效應(yīng)和剪切效應(yīng)，在保持棒晶固有長徑比前提下，實現(xiàn)了凹凸棒石棒晶束的高效解離，達(dá)到納米級分散；采用高壓均質(zhì)和溶劑處理結(jié)合工藝，解決了高效分散凹凸棒石棒晶在干燥過程中的二次團(tuán)聚問題，揭示了不同極性溶劑與凹凸棒石表面的耦合機(jī)制及其防止棒晶二次團(tuán)聚的作用機(jī)理，解決了凹凸棒石納米化的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題。2.建立了利用高壓均質(zhì)誘導(dǎo)表面功能化改性調(diào)控凹凸棒石表面性能的新方法，揭示了高壓均質(zhì)協(xié)同增強(qiáng)凹凸棒石與功能改性的耦合機(jī)制，實現(xiàn)了功能導(dǎo)向的凹凸棒石表面性質(zhì)調(diào)控，形成了具有觸變型三維膠體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米無機(jī)凝膠和高效棕櫚油脫色劑產(chǎn)品，已成功應(yīng)用于日用化工和食品等行業(yè)。3.利用凹凸棒石的一維納米結(jié)構(gòu)和表面特性，以凹凸棒石為核，通過異相表面成核、低溫晶化、原位氧化聚合以及表面活化改性等化學(xué)組裝方法，在核體表面構(gòu)筑高分子聚合物導(dǎo)電層，賦予凹凸棒石導(dǎo)電功能。材料已成功應(yīng)用于導(dǎo)電涂料和防腐涂料中，具有用量少、導(dǎo)電性高、抗氧化性強(qiáng)等優(yōu)點。該項目從關(guān)鍵理論突破、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)明到關(guān)鍵產(chǎn)品開發(fā)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)發(fā)明鏈，解決了長期制約凹凸棒石高值化利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性問題，對帶動凹凸棒石產(chǎn)品升級換代乃至推動凹凸棒石黏土產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。項目共獲授權(quán)國家發(fā)明專利18項，發(fā)表論文195篇，累計引用次數(shù)達(dá)2100次，出版專著2部，形成國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各1件。該項目技術(shù)已在多家企業(yè)成功推廣應(yīng)用，累計新增利稅約2.5億元，節(jié)支2504萬元，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。


成果信息

    完成單位：
    常州大學(xué) 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所 盱眙中國科學(xué)院凹土應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化中心 江蘇省華源礦業(yè)有限公司 常州光輝化工有限公司
    完成人：
    王愛勤 姚超 王文波 康玉茹 鄭茂松 劉文杰 趙紹洪 夏建文 孔泳 汪琴 左士祥

立項支持

    公布年份：
    2015
    中圖分類：
    工程材料學(xué)
    關(guān)鍵詞：
    凹凸棒石 黏土礦物 化學(xué)組裝方法 納米材料