| 有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用領(lǐng)域及特性 |
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| 發(fā)布時(shí)間：2019-04-01 點(diǎn)擊：-次 |
膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水黏土礦，而蒙脫石是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁（鎂）氧（羥基）八面體構(gòu)成的2:1型層狀硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)層間以弱的庫(kù)倫力結(jié)合。這種結(jié)構(gòu)中存在著特殊的可膨脹性層間域，使膨潤(rùn)土具有「吸水性、膨脹性、黏結(jié)性、催化性、懸浮性、無(wú)毒性、觸變性和離子交換性」等許多優(yōu)良的性能。
有機(jī)插層膨潤(rùn)土除具有天然膨潤(rùn)土的上述性能外，還因其層間距比天然膨潤(rùn)土的要大，故應(yīng)用范圍更廣、效果更理想。例如，由于其在有機(jī)介質(zhì)中具有良好的溶脹性、高分散性，可廣泛應(yīng)用于「涂料、鞋油、環(huán)保、油漆、石油鉆井、塑料、化妝品、鑄造、調(diào)稠劑、染色劑、高溫潤(rùn)滑脂、納米復(fù)合材料」等行業(yè)，是近年來(lái)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)方向之一。
1、有機(jī)插層膨潤(rùn)土的制備方法及影響因素
有機(jī)插層膨潤(rùn)土比較常用的制備方法有「干法、濕法、預(yù)凝膠法以及微波合成法」等。
影響有機(jī)插層膨潤(rùn)土性能的因素有很多，如原土樣的選擇、反應(yīng)環(huán)境的選擇、有機(jī)改性劑的選擇等?？刂坪糜绊懸蛩赜兄谑古驖?rùn)土發(fā)揮其良好的性能，達(dá)到所需應(yīng)用的目的。
（1）原土樣的影響
制備有機(jī)膨潤(rùn)土所用原料中的蒙脫石含量必須在以上，且泥沙等含量應(yīng)盡可能少，這就要求對(duì)原土進(jìn)行多次提純。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，鈉基膨潤(rùn)土的交換陽(yáng)離子為鈉離子，鈣基膨潤(rùn)土的交換性陽(yáng)離子為鈣離子。而鈉基膨潤(rùn)土比鈣基膨潤(rùn)土更容易進(jìn)行有機(jī)化改性，即在離子交換、膠介質(zhì)，膨脹倍數(shù)等方面均比鈣基膨潤(rùn)土好，所以理想的制備原料為鈉基膨潤(rùn)土。
（2）反應(yīng)環(huán)境的影響
膨潤(rùn)土的性能主要受反應(yīng)環(huán)境和制備方法的影響。反應(yīng)環(huán)境包括介質(zhì)、有機(jī)改性劑的用量，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原土的狀態(tài)等。
研究表明：有機(jī)膨潤(rùn)土的去除效果隨改性劑用量的增加而升高，但有機(jī)改性劑/膨潤(rùn)土的質(zhì)量比值達(dá)到一定值后就不再增加，具體的質(zhì)量比因被處理物種類的不同而不同，最佳用量應(yīng)根據(jù)蒙脫石交換容量和改性劑的數(shù)量確定，這是因?yàn)榕驖?rùn)土對(duì)有機(jī)改性劑也有一個(gè)飽和吸附量的緣故。
改性溫度對(duì)膨潤(rùn)土的去除效果也有影響，表現(xiàn)為隨著溫度的增加去除率也隨之增加，但也有一個(gè)最大值，隨后再增加溫度去除效果反而下降。
（3）有機(jī)改性劑的影響
有機(jī)改性劑的選擇對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土的制備過程尤為重要，使用不同的改性劑會(huì)得到不同表面結(jié)構(gòu)和不同性能的有機(jī)膨潤(rùn)土。改性劑的性能，碳鏈長(zhǎng)度、碳鏈結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)碳鏈數(shù)量等都會(huì)對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土表面性能和層狀結(jié)構(gòu)有影響，進(jìn)而影響聚合物/層狀硅酸鹽的插層與剝離行為；在不同的表面活性劑用量和種類下，表現(xiàn)出的結(jié)果也各不相同，在相同的有機(jī)碳含量下，可能會(huì)表現(xiàn)出相似的分配系數(shù)。
有機(jī)改性劑主要通過影響膨潤(rùn)土的層間距值，層間距值越大，疏水性越好。有機(jī)改性劑種類的影響表現(xiàn)為不同碳鏈的有機(jī)陽(yáng)離子其截面積不同，當(dāng)所用改性劑的陽(yáng)離子截面積大小與蒙脫石層間單位交換點(diǎn)平均占有面積相適應(yīng)時(shí)，層間才能達(dá)到足夠的覆蓋度，在有機(jī)溶劑中形成較好的凝膠體，獲得黏度較大、凝膠性能較好的有機(jī)膨潤(rùn)土。
另外，膨潤(rùn)土的黏流性隨晶格扭曲程度越嚴(yán)重變化越大；耐熱性隨土中有機(jī)碳鏈的長(zhǎng)度的增加分解溫度越高，其凝膠性與土中有機(jī)碳鏈的性質(zhì)（長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)、極性）、有機(jī)土粒子的大小及溶劑分子的極性等因素有關(guān)，當(dāng)烷基鏈為同等長(zhǎng)度時(shí)，含雙鍵或芳香官能團(tuán)的烷基鏈形成的凝膠強(qiáng)度越高。
2、有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用領(lǐng)域及特性
有機(jī)膨潤(rùn)土屬于有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料，同時(shí)具有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的某些特性，用途十分廣泛，在染料脫色、顏料防沉、有機(jī)物廢水處理、農(nóng)藥吸附、復(fù)合材料、防滲、醫(yī)藥緩釋、油墨、乳膠漆、涂料以及催化等領(lǐng)域應(yīng)用研究活躍。
（1）油漆油墨
在油漆油墨中加入有機(jī)膨潤(rùn)土，可增加液態(tài)有機(jī)系統(tǒng)的粘稠性，改變其流動(dòng)性。在高速印刷油墨加入有機(jī)膨潤(rùn)土，可增大粘度，印刷效果好，干燥快。有機(jī)膨潤(rùn)土還可用于某些墨水中，由于固體懸浮在有機(jī)液態(tài)系統(tǒng)中，可控制向多孔基地的滲透，改變滲透性和均勻性，字跡清晰不至模糊。在油漆方面，加入有機(jī)膨潤(rùn)土后可明顯改善其懸浮性、流動(dòng)性、耐腐蝕性以及干燥性等。其添加在顏料油漆中，具有防沉、耐腐蝕等優(yōu)良性能。
（2）石油鉆井
石油鉆井是有機(jī)膨潤(rùn)土應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)，有機(jī)膨潤(rùn)可明顯提高泥漿的穩(wěn)定性，使泥漿具有良好的流變性、潤(rùn)滑性和耐腐蝕性。
（3）污水處理
有機(jī)膨潤(rùn)土具有良好的吸附性能，被廣泛用于污水、廢水的凈化處理，可有效吸附廢水中的有機(jī)物質(zhì)。處理廢水步驟如下：將有機(jī)膨潤(rùn)土按照一定比例加入到需要處理的有機(jī)廢水中，攪拌（或者使用微波輻照）靜置沉淀，固液分離，檢測(cè)達(dá)到排放標(biāo)后排放。
（4）復(fù)合材料
有機(jī)膨潤(rùn)土還可應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其對(duì)聚合物及其改性。納米級(jí)有機(jī)膨潤(rùn)土可應(yīng)用在塑料（尼龍、環(huán)氧樹脂、聚烯烴等）、橡膠制品的納米改性，可有效改善其耐熱性、強(qiáng)度、耐磨性等。將少量的納米蒙脫土加入到橡膠中，可以明顯提高橡膠的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率，甚至完全可替代白炭黑、炭黑等填料，大大降低或消除污染，這將是21世紀(jì)橡膠工業(yè)的一場(chǎng)革命。
納米級(jí)有機(jī)膨潤(rùn)土復(fù)合材料不僅減輕了傳統(tǒng)復(fù)合材料添加劑的重量，而且使得大大改善了復(fù)合材料的硬度、阻燃、阻氣性能。在軌道交通方面，高性能復(fù)合彈性結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于減震方面能夠?qū)⒘蚧烊幌鹉z的力學(xué)性能達(dá)到拉伸強(qiáng)度>30MPa。
預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土需求量將達(dá)到30-40萬(wàn)噸/年，而有機(jī)膨潤(rùn)土將朝著精細(xì)化、系列化、功能化等方向不斷發(fā)展。積極開展有機(jī)膨潤(rùn)土生產(chǎn)技術(shù)研究，加快成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，拓展有機(jī)膨潤(rùn)土應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤(rùn)土高效、高附加值綜合利用將是有機(jī)膨潤(rùn)土行業(yè)的主要發(fā)展方向。
