膨润土的改性


膨润土的改性通常是采用物理、化学、机械等方法对表面进行处理操作,根据应用需要有针对性地改变矿物表面的物理性质和化学性质,进而提高膨润土的性能、功能及其使用价值。

水基涂料中常使用钙基、钠基和锂基膨润土作为悬浮剂,主要是依靠蒙脱石在水中能形成立体网状结构的特性,其结构形成能力的顺序是锂基土>钠基土>钙基土。在醇基涂料中常用锂基土和有机土作为悬浮剂,钙基土和钠基土在有机溶剂中的溶胀性能和结构形成能力较弱,因此很少使用。

目前在中国的膨润土矿产资源中,大部分是钙基膨润土,有少量的钠基膨润土,锂基膨润土很少,而有机膨润土则为人工合成,在自然界中不存在。因此,需要将天然的膨润土改性为钠基、锂基或有机膨润土。

1、钠化改性 — 钙基膨润土改性成钠基膨润土

由于蒙脱石与Ca²⁺吸附能力比Na⁺要强,所以自然界中存在的膨润土一般为钙基土。但是实际应用中发现钙基土中的Ca²⁺的交换能力远低于Na⁺,因此,钙基土常常经过钠化后再投入市场使用。

钠化改性是利用Na⁺与Al、Mg的结合强度大于Ca²⁺与Al、Mg的结合强度,从而通过Na⁺取代膨润土层间的Ca²⁺而达到钠化改性的目的。

常用的钠化剂包括NaF、Na₂CO₃、NaCl、NaNO₃、NaSO₄等。

2, 锂化改性 — 天然膨润土改性成锂基膨润土

锂基膨润土是通过将天然钙基膨润土经碳酸锂改性而得到的,天然钙基膨润土中加入锂盐(通常是碳素锂),通过离子交换反应得到锂蒙脱石:

膨润土改性1 膨润土改性2

3, 有机改性—天然膨润土改性成有机膨润土

有机改性法的基本原理就是将膨润土有机化,利用有机官能团或有机物来取代膨润土层间可交换阳离子或结构水,从而形成通过共价键、离子键、偶合键或者以范德华力结合的有机复合物膨润土。

有机改性剂通过离子交换作用与膨润土中的钙或钠等阳离子发生离子交换作用,从而将有机成分引入膨润土,改性后的膨润土从亲水疏油性转变成亲油疏水性。有机改性不但可以增大改变膨润土层间距离,还可以增强去除有机物的能力。

常用的有机改性剂包括阴、阳离子表面活性剂,如十八烷基三甲基溴(氯)化铵、十六烷基三甲基溴(氯)化铵、十六烷基二甲基苄基溴(氯)化铵、氯化十六烷基吡啶、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等

下面是一种钙土有机化的过程:

膨润土改性3
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