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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。
无机盐改性是通过加入一种或多种无机金属水合阳离子与蒙脱土层间可交换的阳离子进行交换,这些离子充当了平衡硅氧四面体上负电荷的作用,同时由于在层间溶剂的作用下,可以使蒙脱土剥离分散成更薄的单晶片。用于蒙脱土改性的盐主要有铝盐、镁盐、锌盐、铜盐等。
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。
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。
由于蒙脱土纳米粒子具有较大的比表面积,吸附性,同时纳米粒子增强了汽车面漆中各组分间的相容性,这使得面漆与底材有更好的附着力,添加了纳米蒙脱土改性涂料的汽车面漆可使附着力提高近一个等级。
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