水滑石
水滑石产地在哪里?水滑石用途是什么?水滑石是一种天然的矿物, 是一种层柱状双金属氢氧化物。本文系统讲述了水滑石名称、水滑石成分、水滑石结构、水滑石性质、水滑石合成方法、水滑石用途、水滑石常见问题。
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 1、水滑石名称:水滑石。


 2、水滑石成分:水滑的化学式为Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。


 3、水滑石结构: 水滑石的结构与水镁石Mg(OH)2结构相似,由于Mg与Al原子半径相近,层板上Mg与Al离子相间排列,Mg与Al层带正电荷,两侧为带负电OH-,再外侧为碳酸根与H2O层。水滑石的组成具有可变性,当Mg2+和Al3+被半径相似的二价或三价阳离子(如Zn2+、Cu2+、Fe3+)同晶取代,或CO32-被其他阴离子取代,即形成所谓的类水滑石。


 4、水滑石性质:水滑石具有特殊的层状结构,晶体场严重不对称,具有碱性、酸性、热稳定性。水滑石受热时,低于200℃,仅释放少量结晶水;在280℃左右,释放的都是游离水,高于350℃时丢失水及碳酸根离子转化为CO2,知道450℃左右,丢失的都是水和CO2,低于500℃,分解过程仍是可逆的。


 5、水滑石合成方法:天然的水滑石数量极其有限且集中在乌拉尔山脉以及挪威的斯那鲁姆,通常以蛇纹石或尖晶石等变体形式存在且天然水滑石不是纯净的,因此人工和成水滑石成为各种应用的首选。水滑石的合成路线很多,目前见诸于报道的有以下几种方法:共沉淀法、离子交换法和焙烧还原法。

 5.1  共沉淀法。用构成水滑石层的金属离子的混合溶液在碱作用下发生共沉淀是制备水滑石最常见的方法。即在一定温度和碱性条件下,用相应的可溶性盐与碱反应来合成,可溶性的镁盐和铝盐分别采用硝酸盐、硫酸盐或氯化物等;碱可采用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等;碳酸盐可用碳酸钠、碳酸钾等。

 5.2  离子交换法。离子交换法是从给定的水滑石出发,溶液中的阴离子对原有的阴离子进行交换,形成新的柱撑水滑石。这是合成具有较大阴离子基团柱撑水滑石的重要方法,此方法的优点在于反应时间相对较短。

 5.3  焙烧还原法。这一方法是建立在水滑石“记忆效应”特性基础上的制备方法。所谓水滑石的记忆效应是指把一定温度下焙烧的水滑石样品加入到含某种阴离子的水溶液或置于水蒸气氛围中,则将发生水滑石层柱结构的重建,阴离子进入层间,形成新的柱状水滑石。


 6、水滑石应用:水滑石具有特殊的结构和物理化学性质如带电性质、阴离子可交换性、吸附性能催化性能等,在催化剂、催化剂载体、杀虫剂、污水处理剂、电流变调节剂、医药、医药载体及石油工业等众多领域具有广泛的应用。


 6.1  新型杀菌材料

 水滑石特殊的化学组成使其对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用,用于塑料、农膜可防止表面蛰生物的形成,用于建筑涂料可避免生成霉菌。

水滑石农膜

水滑石农膜


 6.2  稳定剂

 PVC作为世界五大通用型塑料之一,是国民经济各行各业发展和科学技术进步不可缺少的基础材料与重要物质。然而,它也存在着热稳定性差这一尤为突出的缺点。目前PVC的热稳定剂正在朝着低毒一无毒和复合型方向发展,水滑石类材料以其无毒及多功能特性,逐渐成为国内外商家注目和开发的热点。

水滑石用于PVC稳定剂

水滑石用于PVC稳定剂


 6.3  新型无机阻燃剂

 水滑石可作为新型无机阻燃剂,通过对水滑石进行表面处理可以较好地改善填充型阻燃剂颗粒的分散性及其与聚合物基体的亲和性。水滑石填充聚合物体系的阻燃性能要优于填充Al(OH)3和Mg(0H)2的体系,而且填充量越高优势越明显。

水滑石阻燃材料

水滑石阻燃材料


 6.4  多功能红外吸收材料

 水滑石的化学组成决定其对红外具有显著的吸收效果,而且水滑石的层间可插人其他对红外有吸收作用的有机分子,如此制得的层柱材料对红外的吸收范围可根据需要进行设计和调整。目前将其用于农业棚膜,大幅度提高了保温效果,同时水滑石组成和结构上的特点使其兼备抗老化性能改善力学性能、提高阻隔性能、抗静电性能、防尘性能等。

水滑石棚膜

水滑石棚膜


 6.5  紫外吸收和阻隔材料

 水滑石经锻烧后表现出优异的紫外吸收和散射效果,利用表面反应还可进一步强化其紫外吸收能力,使之兼备物理和化学两种作用。大量实践证明,以其作为光稳定剂,效果明显优于传统材料,可广泛应用于塑料、橡胶、纤维、化妆品、涂料、油漆等领域。

水滑石用于油漆涂料的光稳定剂

水滑石用于油漆涂料的光稳定剂


 7、水滑石常见问题

 7.1  水滑石和滑石的区别

 水滑石是一类具有特殊结构的层柱状双金属氢氧化物,具有可调变的组成及独特的结构和性能,在离子交换、吸附分离、催化、医药等领域得到广泛应用。特别是水滑石类材料所具有的选择性、红外吸收性和离子交换性等一些特殊性能,使其作为新型无机功能材料已应用于PE农膜(保温剂)和PVC(无毒热稳定剂)等高分子材料中,显示了独特的性能。

滑石是热液蚀变矿物,富镁矿物经热液蚀变常变为滑石,故滑石常呈橄榄石、顽火辉石、角闪石、透闪石等矿物假象。


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