天然蒙脫土按其層間可交換陽離子的種類分為氫基、鈣基、鈉基、鋰基等蒙脫土,以鈣基蒙脫土為主,但其性能較差,產品附加價值低。鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土有更好的膨脹性、陽離子交換性,水介質中的分散性、粘性、潤滑性、熱穩(wěn)定性及較高熱濕壓強度和抗壓強度。可用NaCl乙醇溶液、碳酸鈉、焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉作為改性劑交換鈣基蒙脫土為鈉基蒙脫土。
無機鹽改性是通過加入一種或多種無機金屬水合陽離子與蒙脫土層間可交換的陽離子進行交換,這些離子充當了平衡硅氧四面體上負電荷的作用,同時由于在層間溶劑的作用下,可以使蒙脫土剝離分散成更薄的單晶片。用于蒙脫土改性的鹽主要有鋁鹽、鎂鹽、鋅鹽、銅鹽等。
納米蒙脫土(MMT)是一種由納米厚度的表面帶負電硅酸鹽片層,依靠層間靜電作用而堆積在一起構成的黏土。納米蒙脫土具有生產成本低、吸附性強、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢,屬于新型納米材料。納米蒙脫土與聚合物相復合,能夠制備出橡膠制品、纖維、涂料及塑料制品,在眾多領域獲得廣泛應用。
納米蒙脫土活性劑,其作用機理是通過離子交換反應,增加季銨鹽表面活性劑在蒙脫土片層間的載負量和納米材料對表面活性劑的協(xié)同穩(wěn)定作用。由于蒙脫土硅酸鹽片層之間吸附有金屬陽離子,季銨鹽表面活性劑中的陽離子基團與這些金屬陽離子進行離子交換,從而形成納米蒙脫土活性劑。
涂料所用的技術是將有機活化劑分子插層到層狀硅酸鹽(蒙脫土)中,再將該蒙脫土與其他原料和樹脂混合,這將確保蒙脫土顆粒以納米尺度均勻分散在涂料中,增強了無機物與樹脂間的相互作用,從而使漆膜的性能得到改善。將納米蒙脫土粒子作為改性劑,使得粒子間的自聚作用降低,并以納米顆粒的形式均勻地分散在涂料中。
由于蒙脫土納米粒子具有較大的比表面積,吸附性,同時納米粒子增強了汽車面漆中各組分間的相容性,這使得面漆與底材有更好的附著力,添加了納米蒙脫土改性涂料的汽車面漆可使附著力提高近一個等級。
由于蒙脫土納米粒子可明顯提高樹脂的強度、硬度,由此漆膜的力學性能得到顯著提高;同時納米粒子又在樹脂中起到物理交聯(lián)作用,也明顯提高了漆膜的耐擦傷性能。汽車面漆中的各種顏料、填料、樹脂和溶劑等有良好的相容性,增加了各種粒子混合均勻的機會,加之納米粒子具有特的光協(xié)同效應,使得漆膜的表面平整性、光亮度有明顯改善。
蒙脫土(MMT)是一種儲量且廉價的天然礦物資源,具有特的片層結構,是增強聚合物材料性能的一種高性價比填料。當MMT在聚合物基體中實現(xiàn)良好分散時,能夠明顯提高聚合物材料的力學性能、氣密性能、熱穩(wěn)定性能和阻燃性能等。但因其表面的親水性,導致與聚合物相容性差,難以實現(xiàn)良好分散,因此,對其進行有機化改性。
蒙脫土系蒙皂石粘土(包括鈣基、鈉基、鈉-鈣基、鎂基蒙粘土)經剝片分散、提純改型、超細分級、特殊有機復合而成,平均晶片厚度小于25nm,是有商業(yè)用途的無機高分子類增稠劑。