蒙脱土(MMT)是一种储量且廉价的天然矿物资源,具有特的片层结构,是增强聚合物材料性能的一种高性价比填料。当MMT在聚合物基体中实现良好分散时,能够明显提高聚合物材料的力学性能、气密性能、热稳定性能和阻燃性能等。但因其表面的亲水性,导致与聚合物相容性差,难以实现良好分散,因此,对其进行有机化改性。
制备涂料:在常温条件下,向搅拌釜内投入含羟基醇酸树脂,其投入量以能均匀分散所加入的有机活化蒙脱土和颜料所需的量为准,然后再加入改性树脂、有机活化蒙脱土和颜料,混合均匀,研磨分散至细度小于20μm,加入剩余的含羟基醇酸树脂、氨基树脂、光稳定剂、流平剂和消泡剂,调和均匀,过滤、调节黏度,得到本涂料。 再加入相当于总量40mg/kg的甲基硅油作为涂料调整剂,加溶剂调节黏度,得到汽车面漆用的涂料。
制备有机活化蒙脱土:将膨润土经提纯制得蒙脱土,再进行有机活化,方法是将1~50份的膨润土加入到100~1 000份的分散剂中,在50~80℃下高速搅拌形成悬浮体系,除去沉淀物,将 0~20份质子化剂加入到悬浮液中,搅拌均匀,形成悬浮液A备用。将0.1~20.0份有机活化剂溶于20~300份分散剂中,形成溶液B。将溶液B滴加到70~90℃的悬浮液A中,边滴加边搅拌,滴加时间应控制在0.5~3.0 h内,制得插层蒙脱土悬浮液。经洗涤、干燥和粉碎等程序制成50~150 μm的有机活化蒙脱土。
纳米蒙脱土活性剂,其作用机理是通过离子交换反应,增加季铵盐表面活性剂在蒙脱土片层间的载负量和纳米材料对表面活性剂的协同稳定作用。由于蒙脱土硅酸盐片层之间吸附有金属阳离子,季铵盐表面活性剂中的阳离子基团与这些金属阳离子进行离子交换,从而形成纳米蒙脱土活性剂。
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。
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。
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