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。
制備有機活化蒙脫土:將膨潤土經提純制得蒙脫土,再進行有機活化,方法是將1~50份的膨潤土加入到100~1 000份的分散劑中,在50~80℃下高速攪拌形成懸浮體系,除去沉淀物,將 0~20份質子化劑加入到懸浮液中,攪拌均勻,形成懸浮液A備用。將0.1~20.0份有機活化劑溶于20~300份分散劑中,形成溶液B。將溶液B滴加到70~90℃的懸浮液A中,邊滴加邊攪拌,滴加時間應控制在0.5~3.0 h內,制得插層蒙脫土懸浮液。經洗滌、干燥和粉碎等程序制成50~150 μm的有機活化蒙脫土。
近年來,有關聚氨酯/蒙脫土納米復合材料的研究受到了人們廣泛的重視,這是由于納米蒙脫土具有較高的比表面積,同傳統(tǒng)材料相比較,蒙脫土納米復合材料可以賦予聚氨酯復合材料許多性能,如改善其化學性能。氣密性、防腐性、耐候性、耐化學性等,通過加入少量(1%-7%)的納米蒙脫土,可以使聚氨酯的強度和伸長率等性能同時得到提高。
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。
蒙脫土----有商業(yè)用途的無機高分子類增稠劑 無機高分子類增稠劑一般具有三層的層狀結構或-個擴張的格子結構,有商業(yè)用途的兩類是蒙脫土和水輝石。其增稠機理是無機高分子在水中分散時,其中的金屬離子從晶片往外擴散,隨著水合作用的進行,它發(fā)生溶脹,到后片晶完全分離,其結果形成陰離子層狀結構片晶和金屬離子的透明膠體懸浮液。在這種情況下,片晶帶有表面負電荷,它的邊角由于出現(xiàn)晶格斷裂面而帶有少量的正電荷。在稀溶液中,其表面的負電荷比邊角的正電荷大,粒子之間發(fā)生相互排斥,故不會產生增稠作用。隨著電解質的加入和濃度增加,溶液中離子濃度的增加,片晶表面電荷減少。這時,主要的相互作用由片晶間的排斥力轉變?yōu)槠П砻娴呢撾姾膳c邊角正電荷之間的吸引力,平行的片晶相互垂直地交聯(lián)在一起形成所謂“紙盒式間格”的結構,引起溶脹產生膠凝從而達到增稠的效果。離子濃度進一步加大又會破壞結構發(fā)生絮凝導致降低稠度。這類增稠劑主要用于牙膏、香波、護發(fā)素、膏霜、乳液和止汗劑等的增稠。稠度一般隨著濃度的增加而迅速增大隨后趨于平緩,流變形態(tài)為觸變性。除具增稠性能外,在體系中還有穩(wěn)定乳液、懸浮作用。其改性物主要是季銨鹽化,改性后具有親油性,可用于含油量多的體系。
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。
蒙脫土由于層間的大量無機離子而表現(xiàn)出來的疏油性,不利于其在聚合物基體中的分散,因此要對其進行有機改性。蒙脫土常用的有機改性劑有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、聚合物單體和偶聯(lián)劑等。例如采用陽離子表面活性劑改性常用十六或十八烷基基等季銨鹽處理蒙脫土,發(fā)生陽離子交換反應。使有機基團覆蓋蒙脫土表面或揷入其層間,使其表面能發(fā)生變化,增大了層間距,使其由原來的親水性轉變?yōu)橛H油性。
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。
蒙脫土經過改性可使其性能更,改性后的蒙脫土具有較大的層間距,較好的熱穩(wěn)定性和可調變的酸性,可作為新型的催化材料和吸附材料。目前所采用的蒙脫土的無機改性劑主要有酸和無機鹽兩類,另外還有蒙脫土的鈉化改性等。
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