Reactivity of a long-spacing ammonium-propionate-kaolinite intercalate toward diol, diamines and quaternary ammonium salts

Abstract

This paper describes reactions occurring between the 25.5 Å ammonium propionate (AP) intercalate of a well-crystallized Georgia kaolinite with ethylene glycol, 1-6-diaminohexane and a quaternary amine (QA), namely

An ethylene glycol kaolinite complex is obtained with a strong d₀₀₁ reflection at 10.9 Å. Seven 00l orders are observed easily. The IR spectrum shows bands at 3697, 3654 (weak shoulder) 3644 and 3622 cm⁻¹, assigned to OH stretching of kaolinite and a strong OH band of E.G. at 3300 cm⁻¹. No absorption band of AP is observed.

The 1.6-diaminohexane product is characterized by two broad reflections at 16.6 and 7.4 Å. Distinct Amide I and Amide II IR bands imply that the carboxyl group of the propionic acid has reacted with the amino group. By treating the AP complex with QA a very stable kaolinite-QA complex suspension in benzene was obtained. On drying an X-ray amorphous solid with no reflection at spacing & 20 Å was obtained. The hydroxyl stretching bands of the original kaolinite are drastically modified, a very strong band at 3560 cm⁻¹, a strong doublet at 3620 and 3605 cm⁻¹ were observed. A weak singlet is obtained at 3695 cm⁻¹. The two OH bending bands are replaced by a single band at 912 cm⁻¹. A complicated set of interactions results in the loss of stacking order about the C-axis, accompanied by some curling of layer packets. A prolonged treatment with water restores the X-ray and IR spectra of the original kaolinite.

Résumé

Ce rapport décrit des réactions se produisant entre le complexe d'intercalation du propionate d'ammonium de 25.5 Å et d'une kaolinite Georgia bien cristallisée avec l'éthylène glycol, le 1-6-diaminohexane et une amine quaternaire (AQ), à savoir

On obtient un complexe de kaolinite-éthylène glycol montrant une forte réflexion d₀₀₁ à 10.9 Å. On observe facilement sept ordres 001. Le spectre infrarouge présente des bandes à 3697, 3654 (faible), 3644 et 3622 cm⁻¹ attribuées à une vibration de valence OH de la kaolinite et une forte bande OH d'éthylène glycol à 3300 cm⁻¹. On n'observe aucune bande d'absorption du propionate d'ammonium.

Le produit de réaction avec le 1-6-diaminohexane est caractérisé par deux larges réflexions à 16.6 et 7.4 Å. Des bandes IR distinctes d'amide I et amide II font penser que le groupe carboxyle d'acide propionique a réagi avec le groupe aminé. En traitant le complexe kaolinite AP par AQ on obtient une suspension stable dans le benzène. Après séchage le produit est amorphe sans réflexion à des espacements supérieurs à 20 Å. Les bandes de valence OH est de la kaolinite originale sont fortement modifiées, avec une très forte bande à 3560 cm⁻¹ et un fort “doublet” à 3620 et 3605 cm⁻¹. On obtient un faible “singlet” à 3695 cm⁻¹. Les deux bandes de déformation OH sont remplacées par une seule bande à 912 cm⁻¹. Un jeu compliqué d'interactions résulte de la perte de l'ordre d'empilement le long de l'axe C, accompagné de quelques ondulations des paquets de couches. Un traitement prolongé à l'eau restaure les spectres de rayons X et infrarouge de la kaolinite.

Resumen

Este trabajo describe reacciones que tienen lugar entre el intercalado de propionato de amonio (AP) a 25.5 Å de una caolinita de Georgia bien cristalizada con glicoletileno, 1–6 diaminohexano y amina cuaternaria (QA), a saber:

Se obtiene un complejo de glicoletileno caolinita con una fuerte reflexión d₀₀₁ a 10.9 Å. Se observan fàcilmente siete órdenes 00l. El espectro IR muestra bandas a 3697, 3654 (hombro débil) 3644 y 3622 cm⁻¹ asignadas al estiramiento OH de la caolinita y una fuerte banda OH de glicoletileno a 3300 cm⁻¹. No se observa ninguna banda de absorción de AP.

El producto se caracteriza por dos reflexiones anchas a 16.6 y 7.4 Å. Las bandas IR de amida I y amida II indican que el grupo carboxilo del ácido propiónico ha reaccionado con el grupo amino. Se obtuvo una suspensión compleja muy estable de caolinita-QA en benceno con reflexión amorfa en espaciamiento > 20 Å. Las bandas de estiramiento de hidroxilo de la caolinita original se modifican drátcamente, con una banda muy fuerte a 3650 cm⁻¹, un doblete fuerte a 3620 y 3605 cm⁻¹ y una banda sencilla a 3695 cm⁻¹. Las dos bandas dobladas OH son reemplazadas por una sola banda a 912 cm⁻¹. Un complicado conjunto de interacciones trae consigo la pérdida del orden de apilamiento en torno al eje C, acompañada de cierta ondulación de los paquetes de capas. Un tratamiento prolongado con agua restablece los espectros de rayos X e IR.

Kurzreferat

Beschrieben werden Reaktionen zwischen der 25.5 Å Intercalations-verbindung von Ammoniumpropionat (AP) eines gut kristallisierten Georgia Kaolinits mit Äthylenglycol (EG), 1–6 Diaminohexan (DH) und quaternärem Amin (OA) nämlich

Ein Äthylenglycol-Kaolinit-Komplex wird mit einer starken d₀₀₁-Reflektion bei 10.9 Å nachgewiesen. Sieben 00l Ordnungen lassen sich ohne weiteres beobachten. Das IR-Spektrum zeigt Banden bei 3697, 3654 (schwache Schulter) 3644 u. 3622 cm⁻¹, die auf OH-Streckschwingungen von Kaolinit und eine starke OH-Bande von E.G. bei 3300 cm⁻¹ hinweisen. Von AP wird keine Adsorptionsbande beobachtet. Das DH-Produkt ist durch zwei breite Reflexionen bei 16.6 und 7.4 Å charakterisiert. Deutliche Banden von Amid I und Amid II zeugen davon, dass die Carboxylgruppe von Propionsaure mit der Aminogruppe reagiert hat. Es wurde eine sehr stabile Suspension eines Kaolinit-OA-Komplexes in Benzol erhalten. Die Substanz selbst ist amorph und gibt keine Reflexionen > 20 Å. Die Hydroxyl Streckfrequenzen des ursprünglichen Kaolinits sind drastisch verändert, mit starken Banden bei 3560 cm⁻¹ und einem starken Duplett bei 3620 cm⁻¹ und 3605 cm⁻¹. Eine schwache Bande liegt bei 3695 cm⁻¹. Die zwei OH-Knickschwingungen sind durch eine einzige bei 912 cm⁻¹ ersetzt. Durch eine Reihe von komplizierten Reaktionen geht die Stapel-Ordnung zur c-Achse verloren, begleitet ist dies mit einer Wellung von Schichtpaketen. Durch eine längere Behandlung mit Wasser werden Röntgen- u. IR-Spektren wieder zurückerhalten.