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(chǎn)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。
合成橡膠為納米蒙脫土大需求端。納米蒙脫土具有耐腐蝕、抗沖擊、耐磨損等優(yōu)勢,能有效改善合成橡膠的氣密度,提高其強度及伸張率。近年來,我國合成橡膠行業(yè)景氣度不斷提升,產(chǎn)量呈持續(xù)增長態(tài)勢。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2021年我國合成橡膠產(chǎn)量達811.7萬噸,同比增長9.7%。在此背景下,納米蒙脫土作為合成橡膠原材料,行業(yè)規(guī)模不斷擴大。
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。
制備涂料:在常溫條件下,向攪拌釜內(nèi)投入含羥基醇酸樹脂,其投入量以能均勻分散所加入的有機活化蒙脫土和顏料所需的量為準,然后再加入改性樹脂、有機活化蒙脫土和顏料,混合均勻,研磨分散至細度小于20μm,加入剩余的含羥基醇酸樹脂、氨基樹脂、光穩(wěn)定劑、流平劑和消泡劑,調(diào)和均勻,過濾、調(diào)節(jié)黏度,得到本涂料。
再加入相當于總量40mg/kg的甲基硅油作為涂料調(diào)整劑,加溶劑調(diào)節(jié)黏度,得到汽車面漆用的涂料。
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。
陽離子表面活性劑是改性MMT常用且使用多的一類有機改性劑,其改性機理為:陽離子表面活性劑通過與MMT層間的陽離子進行離子交換,使得陽離子表面活性劑能夠順利進入MMT層間,使MMT由疏油性變成親油性,且增大了MMT的層間距,有利于聚合物鏈進一步的插層。
蒙脫土系蒙皂石粘土(包括鈣基、鈉基、鈉-鈣基、鎂基蒙粘土)經(jīng)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。
改性后的蒙脫土具有親油性來源于層間長鏈季鉸鹽在有機溶劑中的溶劑化作用,有機蒙脫土可以在甲苯等非極性溶劑中凝膠化;改性后的蒙脫土也可用于苯系污染物,重金屬離子和有機農(nóng)藥的處理;有機蒙脫土也被廣泛地用作于聚合物中的納米填充材料,所得到得納米復合材料具有比重輕,耐熱性好,耐老化性、阻隔性、阻燃性優(yōu)良等特點,并且復合材料具有較好的尺寸穩(wěn)定性和透明性:季鹽修飾的蒙脫土還可以用作抗菌材料。