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蒙脫土經(jīng)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(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。
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?jǐn)?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(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。
近年來,有關(guān)聚氨酯/蒙脫土納米復(fù)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(fù)合材料可以賦予聚氨酯復(fù)合材料許多性能,如改善其化學(xué)性能。氣密性、防腐性、耐候性、耐化學(xué)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。
制備有機活化蒙脫土:將膨潤土經(jīng)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(zhì)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(yīng)控制在0.5~3.0 h內(nèi),制得插層蒙脫土懸浮液。經(jīng)洗滌、干燥和粉碎等程序制成50~150 μm的有機活化蒙脫土。
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(zhǔn),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(xì)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(dāng)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。
涂料所用的技術(shù)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。
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(montmorillonite)和粘土(clay)基本上是同一種物質(zhì),但前者是學(xué)名,指純凈的蒙脫土(一種1:2型硅鋁酸鹽),而后者(粘土)是俗名,是市場上銷售的不太純凈的蒙脫土(混有一定數(shù)量的其他中種類的黏土)。就像氯化鈉是指純的化合物,而食鹽也可認(rèn)為是氯化鈉,但不純凈,除氯化鈉外,還含有一定數(shù)量的K、Ca、Mg、Al等化合物。
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