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發布時間:2021-09-11 07:47  
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膨潤土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國開發使用膨潤土的歷史悠久,原來只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區數百年前就有露天礦,當地人稱膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國早發現是在懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水后能膨脹成糊狀,后來人們就把凡是有這種性質的粘土,統稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。目前測定CEC的方法分為兩大類:一類是定氮蒸鎦法,另一類是氯化唄-硫酸法。可以成致密塊狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大數倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。
有機改性劑的影響
有機改性劑的選擇對有機膨潤土的制備過程尤為重要,使用不同的改性劑會得到不同表面結構和不同性能的有機膨潤土。改性劑的性能,碳鏈長度、碳鏈結構、長碳鏈數量等都會對有機膨潤土表面性能和層狀結構有影響,進而影響聚合物/層狀硅酸鹽的插層與剝離行為;潤土是以蒙脫石為主的含水黏土礦,而蒙脫石是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體構成的2:1型層狀硅酸鹽礦物,其結構層間以弱的庫倫力結合。在不同的表面活性劑用量和種類下,表現出的結果也各不相同,在相同的有機碳含量下,可能會表現出相似的分配系數。
有機改性劑主要通過影響膨潤土的層間距值,層間距值越大,疏水性越好。有機改性劑種類的影響表現為不同碳鏈的有機陽離子其截面積不同,當所用改性劑的陽離子截面積大小與蒙脫石層間單位交換點平均占有面積相適應時,層間才能達到足夠的覆蓋度,在有及溶劑中形成較好的凝膠體,獲得黏度較大、凝膠性能較好的有機膨潤土。同時在膨脹壓的作用下.粘稠的凝膠體會進入建筑物的裂縫中,起剜密封防水的作用。
另外,膨潤土的黏流性隨晶格扭曲程度越嚴重變化越大;陽離子交換性在蒙脫石晶層中的陽離子具有可交換性能,在一定的物理—化學條件下,不僅Ca2 、Mg2 、Na1 、K1 等可相互交換,而且H 、多核金屬陽離子(如羥基鋁十三聚體)、有機陽離子(如二加基雙十八烷基氯化銨)也可交換晶層間的陽離子。耐熱性隨土中有機碳鏈的長度的增加分解溫度越高,其凝膠性與土中有機碳鏈的性質(長度、結構、極性)、有機土粒子的大小及溶劑分子的極性等因素有關,當完基鏈為同等長度時,含雙鍵或芳香官能團的完基鏈形成的凝膠強度越高。
復合材料
有機膨潤土還可應用于復合材料領域,尤其對聚合物及其改性。納米級有機膨潤土可應用在塑料(尼龍、環氧樹脂、聚烯烴等)、橡膠制品的納米改性,可有效改善其耐熱性、強度、耐磨性等。將少量的納米蒙脫土加入到橡膠中,可以明顯提高橡膠的強度、伸長率,甚至完全可替代白炭黑、炭黑等填料,大大降低或消除污染,這將是21世紀橡膠工業的一場革命。陽離子交換性是膨潤土的重要工藝特性,利用這一特性,進行膨潤土的改型,由鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土。
納米級有機膨潤土復合材料不僅減輕了傳統復合材料添加劑的重量,而且使得大大改善了復合材料的硬度、阻燃、阻氣性能。在軌道交通方面,復合彈性結構材料應用于減震方面能夠將硫化天然橡膠的力學性能達到拉伸強度>30MPa。
預計未來幾年,對有機膨潤土需求量將達到30-40萬噸/年,而有機膨潤土將朝著精細化、系列化、功能化等方向不斷發展。積極開展有機膨潤土生產技術研究,加快成果產業化轉化,拓展有機膨潤土應用領域,實現有機膨潤土、高附加值綜合利用將是有機膨潤土行業的主要發展方向。膨潤土與水按比例混合后,加適量氧化鎂,靜置24小時后形成的凝膠層體積稱為膠質價。
膨潤土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結構特點是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結合形成晶層,構成2:1型結構。晶層具有水分子和可交換性陽離子。八面體空隙中的陽離子為Al3 離子,剩下兩個空位,為二八面體型。蒙脫石晶體化學特點是類質同象種類多,使之化學成分復雜,變化大。八面體空隙中的Al3 常被低價的Mg2 、Fe2 置換;四面體空隙中的Si4 被Al3 置換,由于低價陽離子替代陽離子,使結構層產生多余的負電價。為了保持電中性,在結構層之間,除水分子外,存在較大半徑的陽離子Na1 、Ca2 、Mg2 等。然而當系統中存在剪切力時,已聚結的樹脂顆粒可能會重新暴露出新鮮的表面,而又具有聚結與沉積的趨勢,因此合理選擇膨潤土加入的位置非常重要。這些陽離子是可交換的,使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結性、吸附性等一系列很有價值的特性。