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蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层,依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物,其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性,从而赋予蒙脱土诸多改性的可能和应用领域的扩大。
蒙脱土经过改性可使其性能更,改性后的蒙脱土具有较大的层间距,较好的热稳定性和可调变的酸性,可作为新型的催化材料和吸附材料。目前所采用的蒙脱土的无机改性剂主要有酸和无机盐两类,另外还有蒙脱土的钠化改性等。
简单酸改性主要是用硫酸、盐酸、磷酸或它们的混合酸洗涤或将加有酸的蒙脱土悬浮液加热一定时间。通过酸化改性的蒙脱土的比表面积增大,孔径也增大,而且具有更强的吸附性和化学活性,具有很高的吸附和催化性能,是一种非常好的中孔载体材料。处理后的蒙脱土可广泛应用于油品脱色、制无碳复写纸、催化剂载体及污水处理等方面。
蒙脱土由于层间的大量无机离子而表现出来的疏油性,不利于其在聚合物基体中的分散,因此要对其进行有机改性。蒙脱土常用的有机改性剂有阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚合物单体和偶联剂等。例如采用阳离子表面活性剂改性常用十六或十八烷基基等季铵盐处理蒙脱土,发生阳离子交换反应。使有机基团覆盖蒙脱土表面或揷入其层间,使其表面能发生变化,增大了层间距,使其由原来的亲水性转变为亲油性。
纳米蒙脱土(MMT)是一种由纳米厚度的表面带负电硅酸盐片层,依靠层间静电作用而堆积在一起构成的黏土。纳米蒙脱土具有生产成本低、吸附性强、热稳定性好等优势,属于新型纳米材料。纳米蒙脱土与聚合物相复合,能够制备出橡胶制品、纤维、涂料及塑料制品,在众多领域获得广泛应用。
涂料所用的技术是将有机活化剂分子插层到层状硅酸盐(蒙脱土)中,再将该蒙脱土与其他原料和树脂混合,这将确保蒙脱土颗粒以纳米尺度均匀分散在涂料中,增强了无机物与树脂间的相互作用,从而使漆膜的性能得到改善。将纳米蒙脱土粒子作为改性剂,使得粒子间的自聚作用降低,并以纳米颗粒的形式均匀地分散在涂料中。
蒙脱土系蒙皂石粘土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成,平均晶片厚度小于25nm,是有商业用途的无机高分子类增稠剂。
蒙脱土(montmorillonite)和粘土(clay)基本上是同一种物质,但前者是学名,指纯净的蒙脱土(一种1:2型硅铝酸盐),而后者(粘土)是俗名,是市场上销售的不太纯净的蒙脱土(混有一定数量的其他中种类的黏土)。就像氯化钠是指纯的化合物,而食盐也可认为是氯化钠,但不纯净,除氯化钠外,还含有一定数量的K、Ca、Mg、Al等化合物。
在制备聚合物、粘土纳米复合材料时先对其进行有机化改性,可以解决由蒙脱土晶胞层间可交换性阳离子构成的亲水的微环境不利于亲油性的聚合物或单体插入,与聚合物的相容性不好的问题。利用长链季盐改性剂对蒙脱土进行离子交换处理,可制得有机蒙脱土。
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