蒙脫土經(jīng)過(guò)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(diào)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(wú)機(jī)改性劑主要有酸和無(wú)機(jī)鹽兩類(lèi),另外還有蒙脫土的鈉化改性等。
無(wú)機(jī)鹽改性是通過(guò)加入一種或多種無(wú)機(jī)金屬水合陽(yáng)離子與蒙脫土層間可交換的陽(yáng)離子進(jìn)行交換,這些離子充當(dāng)了平衡硅氧四面體上負(fù)電荷的作用,同時(shí)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。
蒙脫土由于層間的大量無(wú)機(jī)離子而表現(xiàn)出來(lái)的疏油性,不利于其在聚合物基體中的分散,因此要對(duì)其進(jìn)行有機(jī)改性。蒙脫土常用的有機(jī)改性劑有陽(yáng)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(yáng)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(yáng)離子交換反應(yīng)。使有機(jī)基團(tuán)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(lái)的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性。
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(shì),能有效改善合成橡膠的氣密度,提高其強(qiáng)度及伸張率。近年來(lái),我國(guó)合成橡膠行業(yè)景氣度不斷提升,產(chǎn)量呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2021年我國(guó)合成橡膠產(chǎn)量達(dá)811.7萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)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(kuò)大。
納米蒙脫土活性劑,其作用機(jī)理是通過(guò)離子交換反應(yīng),增加季銨鹽表面活性劑在蒙脫土片層間的載負(fù)量和納米材料對(duì)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(yáng)離子,季銨鹽表面活性劑中的陽(yáng)離子基團(tuán)與這些金屬陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換,從而形成納米蒙脫土活性劑。
由于蒙脫土納米粒子可明顯提高樹(shù)脂的強(qiáng)度、硬度,由此漆膜的力學(xué)性能得到顯著提高;同時(shí)納米粒子又在樹(shù)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(chē)面漆中的各種顏料、填料、樹(shù)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(jī)會(huì),加之納米粒子具有特的光協(xié)同效應(yīng),使得漆膜的表面平整性、光亮度有明顯改善。