有機膨潤土是一種無機礦物/有機銨復(fù)合物,以膨潤土為原料,利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結(jié)構(gòu)及其能在水或有機溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性,通過離子交換技術(shù)插入有機覆蓋劑而制成的。有機膨潤土在各類有機溶劑、油類、液體樹脂中能形成凝膠,具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤滑性、成膜性,耐水性及化學(xué)穩(wěn)定性,在涂料工業(yè)中有重要的應(yīng)用價值。在油漆油墨、航空、冶金、化纖、石油等工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。
膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土,也有的致密堅硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達數(shù)倍至30倍;在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;有較強的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機物質(zhì)有一定的吸附能力,大吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性;具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。
膨潤土遇水就膨脹,這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大,水分子進入了礦物的晶層,另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和蒙脫石含量關(guān)系,鈉質(zhì)膨潤土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤土要強,另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性要強。
影響膨潤土礦物吸附作用的因素是:
1)膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。
2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強。
3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤土礦物晶體帶負(fù)電,在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層,抑制膨潤土的分散和擴散,甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
工業(yè)指標(biāo)
膨潤土礦石質(zhì)量的一般工業(yè)要求以礦石中蒙脫石含量來衡量: 邊界品位:≥40%; 工業(yè)平均品位:≥50%o 蒙脫石含量一般是用吸藍量換算.即: M=B/K’100 式中M—膨潤土礦石中蒙脫石相對含量,%: B—吸藍量,毫克當(dāng)量/100克樣: K—換算系數(shù),150。 可采厚度:1-2m; 夾石剔除厚度:≥1m。
蒙脫石的性質(zhì)和層間的交換性陽離子種類有很大關(guān)系。根據(jù)層間主要交換性陽離子的種類,通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。
蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用于鉆井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業(yè)中做填料,可優(yōu)化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘結(jié)力,可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線上漿既節(jié)糧,又不起毛,槳后還不發(fā)出異味,真是一得。
總的說,鈉質(zhì)蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好。但世界上鈣質(zhì)土的分布遠廣于鈉質(zhì)土,因此除了加強尋找鈉質(zhì)土外就是要對鈣質(zhì)土進行改性,使它成為鈉質(zhì)土。
有機膨潤土的應(yīng)用
在石油鉆井中的應(yīng)用
有機膨潤土是油基鉆井液中基本的親油膠體,是不可缺少的添加劑,在油基鉆井液中既可提高鉆井液的黏度和切力,又能降低油基鉆井液的濾失量。
在潤滑脂中的應(yīng)用
膨潤土潤滑脂是以有機土為稠化劑制成的凝膠化潤滑脂。具有使用溫度高,不怕濕氣和水分,膠體安定性優(yōu)良,化學(xué)安定和熱穩(wěn)定及抗極壓性能好等優(yōu)點。
在橡膠中的應(yīng)用
可提高橡膠制品的性能,降低橡膠制品的成本,提高橡膠與簾子線的粘接強度和膠料的加工性能。
有機膨潤土在涂料中得到廣泛的應(yīng)用。油漆油墨中使用有機膨潤土,可改善其觸變性、懸乳性和穩(wěn)定性,提高敷展性,防止流掛、凹陷,增加漆膜厚度,防止油漆沉淀,提高貯存穩(wěn)定性,增加油漆質(zhì)量和漆件的壽命。
利用有機膨潤土與染料及水的雙重親水性,在染色過程中會提高染色的勻染度和染色率。利用有機膨潤土易吸附在纖維表面的特性,用作織物柔軟劑,可起到潤滑、吸濕和抗靜電作用。