药辅材料――蒙皂石族矿物提纯与凝胶制备试验研究.pdf

y 8 1 3 0 5 8 武J } 凄理歹大穿 申请_ 工学硕士学位论文 药辅材料一蒙皂石族矿物提纯 与凝胶制备试验研究 培养单位资源与环境] 程学院 学科专业矿物加工工程 研究生晏全香 指导老师袁继祖教授 2 0 0 5 年1 1 月 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 蒙皂石族矿物被专家称为世界稀有的“万能材料”。蒙皂石可广泛 应用于食品添加剂、化妆品工业等领域，其中附加值最高的是用于医药辅 料。以其为原料制成的无机凝胶产品广泛应用于牙膏、化妆品、医药、日 化、涂料、橡胶、石油钻探等许多领域，特别是在制药行业潜力巨大。 本课题试验选用国内蒙皂石储量最大的新疆蒙皂石作为矿物原料，通 过加入分散剂高速分散方法来进行提纯处理，使其蒙脱石含量提高到了9 5 ％以上，精矿性能得到改善，达到了药用辅料的要求；再采用活化剂、胶 凝剂凝胶化试验制备无机矿物凝胶，凝胶粘度达到4 0 m P a s 以上。并对 其分散机理和凝胶流变特性进行了研究。 首先对原矿样A 、B 、C ，进行了一系列矿物组成测试分析和试样制备。 根据不同矿样不同性质，确定各矿样试验流程。A 、c 矿样为钠基膨润土， 膨润性能好，加工简单；B 矿样为镁钙基皂石，硬度大，加工困难。提纯 结果表明，A 、C 矿提纯效果明显，工艺较简单；B 矿加工困难，成本高， 皂石吸附性能差，吸蓝量测试蒙皂石含量结果不理想。因此，本实验主要 对A 、c 分别进行了浓度试验、转速试验、分散剂试验，确定了新疆蒙皂 石提纯的最佳工艺条件A 矿样在矿浆浓度1 0 ％，分散机转速3 0 0 0 r ／m i n ， 分散剂焦磷酸钠，用量2 ％时，提纯精矿蒙脱石含量可达9 7 ．4 9 ％，产率 4 6 ．8 3 ％。C 矿样在矿浆浓度1 0 ％，分散机转速3 0 0 0 r ／m i n ；分散剂六偏 磷酸钠，用量3 ％时，提纯精矿蒙脱石含量可达9 6 ．6 6 ％，产率1 7 ．3 7 ％。 对分散提纯后的提纯精矿进行了活化试验研究。活性剂碳酸钠、硫酸 镁、硫酸等对提纯精矿活化效果明显。对制备蒙皂石无机凝胶进行了试验 研究。活化剂N a z c 0 。用量5 ％、胶凝剂M 9 0 用量5 ％时，凝胶为塑性体，凝 胶粘度达到4 0 m P a S 以上。采用硫酸铝和氯化铝作胶凝剂，用量1 5 ％以 上，凝胶粘度才能达到4 0r n P a s 以上，该胶凝剂用量大，成本高，但其 凝胶结构均匀稳定。分别采用碳酸钠、硫酸作活化剂，氧化镁和铝盐复配 比为1 1 作为复合胶凝剂，复合用量1 0 ％时，复合胶凝剂制得A 凝胶粘 度可达4 7 ．5 m P a s ，C 凝胶粘度可达4 6 ．5 m P a s 。 最后进行了凝胶性能测试和机理研究，主要是凝胶流变性能和触变性 能测试，对各凝胶流变流型、触变值进行分析。结果显示，本试验制备的 无机凝胶均属于塑性流体，具有良好的触变性能。胶凝剂氧化镁用量5 ％ 时，A 凝胶触变值为8 6 ．1 6d y n e s ／c m 2 ，C 凝胶触变值为8 8 ．1 8d y n e s ／c m 2 ； 复合胶凝剂2 用量l O ％时，A 凝胶触变值可达1 1 4 ．2 2d y n e s ／c m 2 ，c 凝 胶触变值为1 0 1 ．1 8d y n e s ／c m 2 。 因此，本试验制备无机凝胶流变性和触变性能良好，满足无机凝胶药 用要求。本试验无机凝胶试验研究为蒙脱石资源的开发利用提供了一个新 的研究平台，为今后在蒙脱石深加工开发利用中提供了技术参考，具有重 要的意义。 关键词蒙皂石族矿物，药物辅料，提纯，无机凝胶 武汉理工大学硕士学位论文 A B S T R A C T S m e c t i t em i n e r a lc o u l db ec a l l e dt h ew o r l ds c a r c e ”o m n i p o t e n tm a t e r i a l ”b ym o s te x p e r t ．S m e c t i t ec a nb ee x t e n s i v e l ya p p l i e dt o s u c hf i e l d sa sf o o d a d d i t i v e ，c o s m e t i c si n d u s t r y ，e t e ．A m o n gt h e m ，i t i su s e df o rt h em e d i c a l a u x i l i a r ym a t e r i a l s t h a tt h ea d d e dv a l u ei st h eh i g h e s t ．S m e c t i t ec o u l db e a p p l i e di ns u c hal o to ff i e l d sa st o o t h p a s t e ，c o s m e t i c s ，m e d i c i n e ，d a i l y c h e m i c a l ， i n d u s t r y ，c o a t i n g ，r u b b e r ，p e t r o l e u m d r i l l i n g ，e t c ．e x t e n s i v e l yt a k i n g i ta sr a w m a t e r i a l st op r o d u c ei n o r g a n i cg e l ．I th a se n o r m o u sp o t e n t i a l i t yi np h a r m a c y t r a d e ． I nt h i sp a p e r ，t h em a t e r i a l sf o re x p e z i m e n t so fm o n t m o r i l l o n i t ea r e p r e p a r e db yX i n j i a n gs m e c t i t e ，I n t h ec o u n t r y ，S m e c t i t ea sr a wm i n e r a l m a t e r i a l s ，i sd o n et os u b l i m a t et ot h ec o n t e n to fm o n t m o r i l l o n i t em o r et h a n 9 5 ％u pt h r o u g ht h ee x p e r i m e n t ，c o n c e n t r a t ep e r f o r m a n c ei si m p r o v e d ，a n d m e tt h er e q u i r e m e n to fm e d i c a la u x i l i a r ym a t e r i a l s ；A n dt h e n a d o p tt h e a c t i v a t o r ，g l u et Oc o n g e a lt h ep h a r m a c e u t i c a la n dc o n g e a lt h eg u m m e dt e s t a n dp r e p a r ei n o r g a n i cm i n e r a lg e l ，g e lv i s c i d i t yr e a c h e sa b o v e4 0 m P a S ，A n d h a sr e s e a r c ht oi t sd i s p e r s e dm e c h a n i s ma n dg e lr h e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c ． A tf i r s t ，t h es u b j e c ts t a r t e dw i t hs a m p l eo r e A ，B ，C ，c a r r y i n go nas e r i e so f m i n e r a lt e s ta n a l y s i st op r e p a r ef o rn e x te x p e r i m e n t ．A c c o r d i n gt od i f f e r e n t n a t u r eo fd i f f e r e n ts a m p l e so r e ，c o n f i r md i f f e r e n tp r o c e d u r e ．S u b l i m a t et e s t s h o wA ，Cs a m p l eo r es u b l i m a t ep r o c e d u r et ob es i m p l e ，Bs a m p l eo r ew a s d i f f i c u l ts c a t t e r i n g ，n e e dt oc r u s ha n dr u bo r e sw i t hh i g hc o s t s ，i t sa b s o r b p e r f o r m a n c ei sp o o r ，m e t h y l e n eb l u ea d s o r b e di sd i f f i c u l tt ot e s t ．S o ，t h i s e x p e r i m e n tt e s t sA ，Cr e s p e c t i v e l ym a i n l yc o n f i r m i n gt h eb e s tc o n d i t i o n so f X i n j i a n gs m e c t i t e ．T h es a m p l eo r eo fA i si n1 0 ％o fd e n s i t yo fo r ep u l p ． d i s p e r s i n g m a c h i n er o t a t i o n a l s p e e d3 0 0 0 r ／r a i n ，N a 4 P 2 0 7 10 H 2 0 ，2 ％．C o n c e n t r a t ec o n t e n to fm o n t m o r i l l o n i t ec a nu pt o9 7 ．4 9 ％，4 6 ．8 3 ％o f p r o d u c t i v i t y ．T h es a m p l eo r eo fCi s i n10 ％o r ep u l p ．d i s p e r s i n gs p e e d 3 0 0 0 r ／r a i n ；Cs a m p l eo r es e l e c td i s p e r s a n t N a P 0 3 6 ，3 ％，C o n c e n t r a t e I I 武汉理工大学硕士学位论文 c o n t e n to f m o n t m o r i l l o n i t ec a nu pt o9 6 ．6 6 ％，a n dp r o d u c t i v i t yu pt o1 7 ．3 7 ％ I n o r g a n i cg e l a t i f i e a t i o nt e s ta d o p ta c t i v a t ee x p e r i m e n t a lo ft h ec o n c e n t r a t e a n dg e l a t i n ge x p e r i m e n t ，c a r r yo na c t i v a t o rk i n d ，c o n s u m p t i o nt e s ts e p a r a t e l y ， t h eg l u ec o n g e a l sp h a r m a c e u t i c a lk i n d ，c o n s u m p t i o nt ot e s t ，g e lc o n d i t i o n i n c l u d et e m p e r a t u r e ，r o t a t i o n a ls p e e d ，t i m e ，e t c ． c h o o s et o t e s t ． E x p e r i m e n t a l c o n d i t i o no ft h e g e l i sf i x e d C h o o s e8 0 9 0T i ng e l t e m p e r a t u r e ，r o t a t i o n a ls p e e d5 0 0 r ／m i n ，N a 2 C 0 35 ％，g e lt i m e3 0 m i n ，M g O5 ％． C a r r yo ng e lf u n c t i o nt e s tf i n a l l y ，i ti sg e lr h e o l o g yp e r f o r m a n c et h a tt o u c h f u n c t i o nt e s t ，c o m p o u n dg l u ec o n g e a lp h a r m a c e u t i c a lm a k eAg e lv i s c i d i t y c a nu pt o4 7 ．5 m P a ’S ，Cg e lv i s c i d i t yc a nr e a c h4 6 ．5 m P a ‘S ． C a r r yo ng e lf u n c t i o nt e s ta n dm e c h a n i s ms t u d yf i n a l l y , i ti sg e lr h e o l o g y p e r f o r m a n c et h a tt o u c hf u n c t i o nt e s to fe v e r yg e lr h e o l o g yf l o w i n gt y p e ，t o u c h v a l u et oa n a l y s e ．T h er e s u l ts h o w s ，t h ei n o r g a n i cg e lp r e p a r e di nt h i st e s ti sa p l a s t i c i t yf l u i d ．G l u ec o n g e a lm a g n e s i u mo x i d i z ea sp h a r m a c e u t i c a l ，T h eg e l t o u c hv a l u ew a s8 6 ．1 6 d y n e ’s ／c m 2 ，Cg e lt o u c hv a l u eb e c o m e8 8 ．1 8 d y n e ’s ／c m 2 ；C o m p o u n dg l u ec o n g e a la sc o n s u m p t i o np h a r m a c e u t i c a l ，t h eg e l t o u c hv a l u eo fAg e lc a nr e a c h1 1 4 ．2 2d y n e ‘s ／c m 2 ，Cg e lr e a c h1 0 1 ．1 8 d y n e - s ／c m 2 ． T h er e s u l ts h o w s ，t h ei n o r g a n i cg e lp r e p a r e di nt h i st e s ti sap l a s t i c i t yf l u i d ， g e lv i s c i d i t yr e a c h4 0 m P a St ob ea b o v e ．S o ，t h i st e s tp r e p a r e si n o r g a n i cg e l s a t i s f i e dt h em e d i c a lr e q u i r e m e n to fi n o r g a n i cg e l ．T h e i n o r g a n i cg e l e x p e r i m e n t a ls t u d yo f f e r i n gan e ws t u d y i n gt h ep l a t f o r ma n dt e c h n o l o g y c o n s u l tf o rt h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fs m e c t i t er e s o u r c e s ．A n df o r s m e c t i t ed e e pp r o c e s s i n ga n du t i l i z i n gd e v e l o p m e n ti nt h e f u t u r e ，i th a s e x t r e m e l yi m p o r t a n tm e a n i n g s ． K e y w o r d S m e c t i t em i n e r a l P h a r m a c e u t i c a lM a t e r i a l s p u r i f i c a t i o ng e l a t i o n 1 I I 此页若属实．请申请人及导师签名。 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书面使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 、j ．、、 研究生签名鱼 篁盔日期型。竺127 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的趣定， 即学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阋； 学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 保密的论文在解密后应遵守此规定 研究生签名量全垂导厢签名三逸日期丝堕 竺兰z 注请将此声明装订在论文的目录前。 武汉理工大学硕士学位论文 1 ．1 药用辅料概述 第1 章概论 药用辅料，就是药用赋形剂，包括稀释剂、粘合剂、崩解剂、润滑剂， 还有薄膜包衣材料等等。药用辅料是药物制剂的基础材料和重要组成部分， 在制剂剂型的发展和生产中起着关键作用“1 。它不仅赋予药物一定的剂型， 并且与提高药物的疗效、降低毒副作用有很大的关系1 2 1 。因此，研究开发、 合理应用新辅料不仅是提高我国药物制剂质量和生产技术水平的重要方 向，也是响应我国“十五规划”发展医药行业的新方向，而且可取得较 大的社会及经济效益。 随着制剂工业的飞速发展，药用辅料对制剂研究和开发的重要性不言 而喻。人们已认识到开发一个优良的辅料其意义不亚于开发一种新的药物。 在制剂中辅料有着成型、提高稳定性、增溶、助溶、缓释控释等重要功能。 中药作用效果迟缓，西药副作用大，开发更为有效的药用材料已经迫在眉 睫，也因此纯天然的矿物药研究日益成为热点”1 [ 4 10 随着西方国家在矿物 药学方面研究的深入，越来越多的粘土矿物被用作药物或药剂辅料。药用 矿物材料大多具有无毒副作用，缓释、吸附、悬浮、离子交换性等作用， 可广泛用于医药、化工等行业，有很高的开发利用价值。 蒙皂石族粘土矿物，由于具有优良的膨胀性、吸附性、悬浮性、触变 性和离子交换性等，使其作为制剂辅料具有乳化、增稠、助悬、吸附等功 能，是优良的药用辅料15 1 。该类矿物纯度越高，性能越优越，经济价值越 高。另外蒙皂石族矿物所制成的无机凝胶，可用作医药载体、药膏1 的 粘结剂、农药的悬浮剂、铸造涂料的粘结剂、橡胶塑料的分散剂和啤酒的 澄清剂等。因此，开发利用天然矿物原料一蒙皂石族矿物的特殊性能，是 一个非常有前途的发展方向，有必要进行深入研究。 目前国内的蒙皂石药物辅料相关研究还处于初级阶段”。“”，导致国 内丰富的、可用于药用生产的优质蒙皂石资源没有得到充分利用。蒙皂石 胶凝性能研究水平都落后于发达国家，而用作医药用途的蒙皂石的研究不 够深入，离临床普遍应用还有很大距离“”。这是当前蒙皂石开发中急需 解决的问题。因此，本课题研究立足于此，为进一步揭示蒙皂石族矿物 的内部结构和药用物质基础，应用现代分析技术，对蒙皂石族粘土矿物 进行分析研究，为蒙脱石的药效学和药理学研究提供依据。经精细提纯、 凝胶研制新型药物辅料，研究凝胶流变性能，希望能在这方面得到突破。 武汉理工大学硕士学位论文 1 。2 蒙皂石族矿物概述 国际粘土研究协会 A I P E A 命名委员会1 9 8 0 年公布的国际分类简表 中将蒙皂石族矿物分为 蒙脱石亚族一一蒙脱石、贝得石等 二八面体蒙皂石族矿物 皂石亚族一一皂石、锂皂石、锌皂石等 三八面体蒙皂石族矿物 膨润土是以蒙脱石类矿物为主要组成的天然粘土，主要矿物成分是二 八面体蒙脱石、贝得石等系列矿物，次要矿物为伊利石、高岭石、埃洛石、 绿泥石、水铝英石等。膨润土又名膨土岩、斑脱岩，有时也称白泥，是一 种性能十分优良，经济价值较高，应用范围较广的粘土矿物资源。 1 ．2 ．1 蒙皂石结构组成 蒙皂石族矿物，是以蒙脱石结构的2 1 型为典型结构的层状硅铝酸 盐矿物。蒙脱石 M o n t o m o r i l l o n i t e 是由分布在法国M o n t o m o r i l l o n e 的粘土 而命名的，蒙脱石的晶体结构参见图1 ．1 。蒙脱石的结构式为 N a ， H 2 0 4 { A 12 ．。M g o3 3 【s i 4 0 l o ] O H 2 ，由两层硅氧四面体和一层铝氧八 面体组成单位晶层，四面体和八面体靠共用的氧原子连接，晶层之间靠氧 层连接，沿c 轴方向叠置，从而使其具有刚性，层间不滑移。单位晶层的 厚度约为1 n m ，层间距d 0 0 1 为l - 2 1 ．6 n m ⋯1 。八面体空隙中的阳离子为 A 1 计离子，剩下两个空位，为二八面体型。蒙脱石晶体化学特点是类质同 象种类多，使之化学成分复杂，变化大。八面体空隙中的A 1 3 常被低价的 M g ”、F e ”置换；四面体空隙中的S i 4 被A 1 ”置换，由于低价阳离子替代 高价阳离子，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之 间，除水分子外，存在较大半径的阳离子N a 、C a 2 、M 9 2 十等。这些阳离 子是可交换的，使蒙脱石族矿物具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变 性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性“ 4 1 5 1 武汉理工大学硕士学位论文 交抉性用膏予 H l - I t 0 o 氧 氢氧 ●铝、性、镁o 硅t 有时为馏 图1蒙皂石族矿物晶体结构 蒙皂石的主要化学组份是二氧化硅和三氧化二铝，有时氧化镁和氧化 铁的含量也较高，而其中的N a 0 和C a O 含量一般相对较少，为0 ．3 ～3 ．9 ％， 但其对蒙皂石的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。蒙皂石一般呈白 色、灰色、粉红色和绿黄色等多种颜色，其中钠基膨润土一般为致密块状， 钙基膨润土一般为疏松土状，表面具有滑腻感。蒙皂石的岩石矿物成分由 于原岩物质成分、蚀变程度、外来物质的掺加等不同而显得复杂。蒙皂石 除主要成分蒙脱石外，还可含有高岭石、伊利石、长石、水云母、方英石、 方解石、石膏、沸石、石英、黄铁矿等矿物。 蒙脱石通常含有三种状态的水，表面自由水，层问吸附水和晶格水。 蒙脱石吸水性很强，吸水后膨胀，即晶格底面间距增大，在高水化状态时 晶轴c 。可达1 ．8 4 ～2 ．1 4 n m 。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱 石受热，自由水很快失去，1 0 0 ～2 0 0 “ C 脱去吸附水，5 0 0 ℃时大量晶格水开 始逸出。 蒙脱石具有电负性，对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来 自三方面晶格置换连同内部的补偿置换形成的晶格静电荷，每个晶胞约 武汉理工大学硕士学位论文 为O ．6 6 ；破键产生的电负性；八面体片解离形成的电负性‘1 6 1 。 1 ．2 ，2 蒙皂石的种类 蒙脱石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常 为二八面体亚族中的矿物。某些膨润土以三八面体亚族中的镁蒙脱石 一 种含镁的蒙脱石 和锂蒙脱石 含锂和镁的变种 为主要矿物成分。 蒙皂石中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混杂成分可归为三 类其它粘土矿物，例如高岭石和伊利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑； 可溶性盐类。非蒙脱石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学性能有明显 的影响，因此为有害组分。天然膨润土一般是按其中蒙脱石主要的可交换 阳离子种类和数量来进行分类。天然膨润土可分为钙基膨润土、钠基膨润 、氢基膨润土、锂基膨润土等。但是在天然膨润土中纯的钠基膨润土、 氢基膨润土、锂基膨润土是极少有的，天然大量存在的是钙基膨润土和钠 基膨润土的混合体。也就是说天然存在的膨润土矿是不纯的，并伴随有其 它的矿物。世界天然钙基膨润土占总储量的7 0 ％一8 0 ％，而我国钙基膨润 土占本国总储量的9 0 ％以上。 天然膨润土的实际应用性能一般不够理想，为了获得具有实用性的高 性能膨润土，人为地要加入一些钠、锂、钙、镁、钾等阳离子，达到对膨 润土改型的目的，而得到的相应膨润土称之为钠基改型膨润土或钙基改型 膨润土等。天然存在的膨润土都属于无机膨润土，它经过无机化学处理或 机械加工后的膨润土产品亦称为无机膨润土。 膨润土经过离子交换，使晶体表面带上电荷，从而能够使得水分子易 于进入晶胞间发生膨胀，并能使得粘土颗粒表面自发地吸附正离子，因而 膨润土表现出极大的膨胀性和较好的吸附性、粘结性和触变性。但是对于 无机膨润土，这些特性只能在极性较强的溶剂如水中才能有很好的表现。 在非极性或弱极性溶剂中，如甲苯、溶剂油中，就不能显示出来。为了使 膨润土的膨胀、吸附、粘结、触变等特性也能在非极性或弱极性的溶剂中 显示出来，用有机阳离子置换蒙脱石粒予原先吸附的阳离子，使其结构发 生改变，经有机物处理后的膨润土，称之为有机膨润土。有机膨润土是由 有机分子、离子、聚合物以共价键、离子键、氢键、偶极键以及范德华力 与蒙脱石结合而成的蒙脱石有机复合物。长链的烷基伯胺、仲胺、叔胺、 季胺盐、酞胺以及季磷盐等有机阳离子与蒙脱石层间无视离子的交换形成 是以离子键为主，得到的有机复合物，即为有机膨润土。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 ．2 ．3 ．矿产的分布情况 世界膨润土资源丰富，分布甚广。世界膨润土总储量约为2 5 亿吨， 其中美国、原苏联和中国的储量占世界储量的3 ／4 ，其次是意大利、希腊、 澳大利亚和德国。钙基膨润土约占7 0 8 0 ％，钠基膨润土储量不足5 亿吨。 因此，世界膨润土资源虽然十分丰富，但用量最大的优质钠基膨润土却十 分短缺。 我国膨润土9 0 ％为钙基膨润。膨润土矿产遍布全国2 3 个省，大型 矿床2 0 多个。大多数矿床集中在东北三省及东部沿海各省，以及新疆、 四川、甘肃、河南、广西等省。主要矿区有辽宁黑山矿、浙江临安矿、 浙江仇山矿、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山 东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口和宣化、新疆托克逊矿等。 1 ．2 ．4 膨润土的特性 膨润土及其提纯改型产品都不同程度地具有一些优越的特性，这些特 性主要有膨胀性、亲水性 或亲油性，如有机膨润土 、吸附性、阳离子交换 性、催化活性、分散性、悬浮性、粘接性、触变性、稳定性、无毒性。 膨胀性与亲水性 或亲油性由于蒙脱石属于单斜晶系2 I 型层状结 构，晶层之间以范德华力结合，键能较弱，易解离。对于无机膨润土，水 分一子能够进入晶层间，使晶层间键力断裂，引起晶格定向膨胀，同时晶 胞带有许多金属离子和羟基亲水基，因此又表现出强烈的亲水性。膨润土具 有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积8 ～2 0 倍的水量而膨胀至3 0 余倍。吸水 后的蒙脱石层间的距离加大，表现出自身的膨胀性，有些膨润土能吸附5 倍于自身重量的水，而体积能膨胀至吸水前的2 0 ～3 0 倍，优良钠基膨润土 吸水后的膨胀倍数可达4 0 倍左右；对于有机膨润土，在非极性分子或者弱极 性分子介质中具有良好的膨胀性和亲合性，即有机膨润土表现出了良好的 亲油性。蒙脱石晶层间吸附水分子后形成水化阳离子，可以利用较大的有 机阳离子 如季胺盐 取代该水化阳离子，从而在蒙脱石结构中引入亲油有机 分子，就可以使蒙脱石由原来的亲水性转变为亲油性。由于引入了有机大 分子，因此有机膨润土的体积膨胀更大，一般无机膨润土晶层间距为 d 。 O ．9 6 ．2 ．1n m ，而有些有机膨润土层间距可达2 ．5 9 6n m ，具有较大晶层间 距的有机膨润土，它的膨胀性更强。 吸附性、阳离子交换性从蒙脱石的单晶胞结构分析，在外面两层硅 氧S i - - O 四面体，中间铝氧A I O 八面体中，高价的硅离子、铝离子，能 被其它低价阳离子所置换，致使单位晶层中的电荷不平衡，使蒙脱石单晶胞带 负电荷，从而形成一个大负电离子团，必然从周围介质中吸附一些可交换的 武汉理工大学硕士学位论文 K 、N a 、c a ．”、M 矿来平衡电荷，它具有吸附某些阳离子的能力。蒙脱石中 A l ”被不同离子取代后，引起内部电荷不平衡，形成电性吸附中心，负电荷为4 5 ．6 ～ 6 6 ．5m e q ／1 0 0g ；同时，又由于蒙脱石独特的双八面体结构和层状组合，具有较大 的比表面积，在4 5 6 ～6 7 6m 2 ／g 之间，所以具有高度的选择吸附性[ 1 7 1 。除蒙脱石 晶层吸附阳离子外，它的外表面也吸附一定量的阳离子。通常层问吸附的 这些阳离子以共价键或离子键连接在一起，在一定条件下能与其它金属阳 离子实现离子交换，最常见的可交换阳离子是C a 2 和N a “ ，所以蒙脱石是一种天 然的阳离子交换剂。它最大的阳离子交换量是人工合成有机阳离子交换剂 的四分之一。无机高纯膨润土阳离子交换容量为7 4 1 4 0m m o l ／l O O g 。 催化活性膨润土的化学性质呈微酸性，因此它可以作为酸性催化剂 的载体。膨润土的主要有效成分蒙脱石具有很大的比表面积和孔隙度，催 化活性组分能很好的分散于膨润土表面从而能将它制成活性较高的催化 剂。利用膨润土的可膨胀性和层间离子可交换性，通过在膨润土层间引入 各种阳离子或阳离子基团，可以将它改良成交联型催化剂和负载型催化剂。 分散性与悬浮性无机膨润土中的蒙脱石具有特殊的结构，它在水中 可解离成单晶胞，晶胞颗粒极细，颗粒直径约为0 ．0 2 一O ．2 n m 。每一个蒙脱 石晶胞都带有相同的负电荷数，同性相斥，在稀溶液中很难聚集成大颗粒， 因而表现出良好的分散性能、悬浮性“”。性能良好的高纯钠化改型膨润土 加水形成胶凝溶液后，几乎永远呈现出悬浮状态。经有机化改性后所得有 机膨润土在非极性溶液中同样具有类似的性能。 粘结性由于膨润土粒径极小，而且具有很不规则的表面，并带有电 荷，膨润土与水混合带来的粘结性来源于多方面，如膨润土亲水、颗粒细小，晶 体表面电荷多样化，颗粒不规则，羟基与水形成氢键。由多种聚附形式形成溶胶“”， 使膨润土与水混合具有很大的粘结性，因而具有粘结性能。 触变性膨润土结构中的羟基在静置的介质中会产生氢键，使之成为均匀 的胶状物，并且有一定的粘度。当在外界剪切力存在下进行搅拌时，氢键被破坏， 粘度减弱。膨润土颗粒在水介质中相互交联形成连续的网络结构，能形成 溶胶或凝胶，这种溶胶或凝胶当施加外力或搅拌时具有很好的流动性和润 滑性，停止施加外力后又自行恢复回凝胶状。膨润土溶液在搅动时，悬浮液 表现为流动性很好的溶胶液，停止外加搅动，就会自行排列成具有立体网状结构的 凝胶，并不发生沉降分层和有水离析出来。再施加外力搅动时，凝胶又能迅速打破， 恢复流动性。这种优良的触变性能凝胶，能持久地均匀悬浮，无沉淀和离 析。利用膨润土的这种触变特性，使膨润土在混悬剂方面具有特别重要的意义。 稳定性与无毒性膨润土的物理性能在常温下相当稳定。它一般可以 耐3 0 0 ℃以上的高温，在1 4 0 ℃时逸出自由水和吸附水，3 0 0 ℃逸出层间水， 5 0 0 ℃失去结晶水，由此可见膨润土具有良好的热稳定性。对于有机膨润土， 武汉理工大学硕士学位论文 它的热稳定性是随着有机膨润土类型的改变而改变，它的变化情况要视所 使用的有机改性剂的热稳定情况而定。膨润土几乎不溶于水和有机溶剂， 能微溶于强酸和强碱中，常温下不会被强氧化剂或强还原剂破坏，具有良 好的化学稳定性。膨润土对人和其它动植物都没有毒害和腐蚀作用，对人体 皮肤无刺激，对神经、呼吸系统无影响，可用于医药载体。““’。无机膨润土精细 加工形成的矿物凝胶 硅酸镁铝 ，美国食品和药品管理局 F D A 经过鉴定， 认为其作为食品添加剂是安全的。 1 ．3 蒙皂石族矿物在医药工业上的应用 蒙皂石族矿物在医药工业中主要是用作辅料。蒙脱石由于具有吸水性、 悬浮性、分散性、粘结性、触变性，使其作为制剂辅料具有乳化、增稠、助 悬、吸附的功能“”。2 “，是优良的药用辅料。膨润土分别收载于美国药典、 欧洲药典、英国药典，我国也将其列入国家级药物制剂新产品开发指南。 现对其在药剂学中的应用作一介绍。 1 ．3 ．1 助悬剂 助悬剂的作用是增加混悬剂中分散介质的粘度，从而降低药物微粒的沉 降速度，它又能被药物微粒表面吸附形成机械性或电性的保护膜，防止微粒 间相互聚集或结晶的转型，或者使混悬剂具有触变性，这些均能使混悬剂增 加稳定性。助悬剂与表面活性剂的区别是前者不会很大的降低表面或界面张 力，其溶液比表面活性剂的溶液要粘稠得多，常用的浓度也要比表面活性剂 的浓度要高得多。助悬剂与反絮凝剂的区别是前者的分散性质不仅是由于增 加了矿物表面∈电位，并且也由于形成了一个坚固的可以防止微粒间相互聚 集的机械屏障。 混悬剂具有较好的生物利用度，制成混悬剂给药更容易，特别对儿童和 吞啊困难的老人来说，给服药带来了方便。膨润土就是混悬剂中性能优良的 助悬剂。膨润土在水中带负电荷，吸收大量水形成高粘度的糊状物，能阻止 微粒聚集，而且具有触变性、润滑性。此外，还有配伍禁忌少，不需加防腐 剂的优点。1 ％的膨润土作硫糖铝混悬荆助悬剂[ 2 6 1 其助悬效果要好于羧甲基 纤维素钠、羧甲基淀粉钠和海藻酸钠．越摇其流动性越好，不粘壁，再分散 性好，沉降慢，絮凝颗粒细腻。2 ％膨润土作炉甘石洗剂的助悬剂[ 2 7 1 并与同 浓度的C M C N R 、海藻酸钠进行比较，结果表明，其沉降容积比、微粒布朗运 动、重分散力、结块情况、微粒大小等指标均优于后两者。 1 ．3 ．2 吸附剂 蒙皂石族矿物的主要成分蒙脱石具有层状结构及非均匀性电性分布，对 消化道内的一些病毒、病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用。如由法国益 武汉理工大学硕士学位论文 普生公司研制的药物思密达 S m e c t