关于“膨润土、纳米蒙脱石、无机凝胶、****、有机膨润土”浅析

erwinrommel

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2015-06-09
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膨润土、纳米蒙脱石、无机凝胶、硅酸镁铝、有机膨润土等有效成分要么是未改性(无机有机插层剂处理)蒙脱石,要么经过插层改性剂处理的蒙脱石。


膨润土:又称膨润岩或斑脱岩,是以蒙脱石为主要成分的黏土岩——蒙脱石黏土岩。根据其矿物组成及性能可分为钙质膨润土和纳质膨润土。


要了解这些问题,还要从蒙脱石物理结构着手。

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蒙脱石晶体结构为单斜晶体,由上下两层硅氧四面体片晶层中间夹一层铝(镁)氧八面体片晶层构成的2:1型层状硅酸盐。在蒙脱石两个结构单元层之间由可交换的大半径阳离子Na+、Ca2+、K+等填充。

蒙脱石的基本特征:(1)晶格置换:如硅氧四面体中的Si4+可被Al3+置换,八面体中的Si4+可被Fe3+、Fe2+、Zn2+、Mn2+、Li+等置换,结果形成一系列复杂的化学成分和层间负电荷,晶格置换前蒙脱石电荷基本平衡,置换后产生电荷差,使晶体层具有吸附阳离子的能力。

(2)电负性 由于蒙脱石晶格置换后形成了晶格静电荷(不受介质酸碱度影响),是造成蒙脱石电负性的主要因素。当蒙脱石遇水时,晶格中的Si--O键、Al--O键会断裂,造成端面破键,当水溶液呈酸性时,破键吸附H+晶格带正电,溶液呈碱性时端面则带负电荷、中性介质为等电点。

(3)离子交换性:为保持电价平衡,蒙脱石结构单元层存在K+、Na+、Ca2+等大半径阳离子,这些阳离子可以发生同电性离子等电量交换作用,几种常见阳离子在同等浓度下交换顺序Li+<Na+<K+<H+<NH4+≤Mg2+<Ca2+<Ba2+。




正因为蒙脱石有上述性能,可以通过有机物譬如有机铵交换出层间Na2+,膨润土插层有机物后具有亲油疏水性能,可作为油性油漆增稠剂、纳米复合材料改性剂、农药悬浮剂、无机凝胶等产品。这也是浙江丰虹新材料股份有限公司主要产品,丰虹公司有自己DL的研究所、国家膨润土中试基地、同时与宁波材料研究所、国内在某些领域有特殊专业优势的高校如浙大、山东科技大学等合作,自己合成有机铵来插层改性蒙脱石,得以使丰虹产品可媲美进口产品,在市场竞争中保持不败地位。为国内油性油漆行业带来高性价比的产品,破除国外垄断,造就浙江丰虹新材料股份有限公司“亚洲第一、世界第三”的国际地位。同时也是国家膨润土行业标准起草单位、非矿业协会膨润土专业委员会理事长单位。


(一)干粉砂浆、腻子用触变润滑剂

干粉砂浆、腻子用触变润滑剂目前市场上有两种类型:通过物理法提纯的膨润土:

膨润土原矿----→破碎----→破碎----→干燥----→手选----→磨粉----→包装,这类膨润土出厂价约0.26元/kg,基本属于钙质膨润土,有效成分钙质蒙脱石含量约20%--40%之间,也就是大家所说的一吨加几十公斤,但是容易造成腻子开裂、砂浆泛碱与此同时也赋予产品一定的触变润滑性能,便于施工。主要行业是打浅井、铸造等领域;

‚膨润土原矿----→自然干燥----→破碎----→气流干燥----→磨粉(加纯碱)----→风选分级----→包装,此法可以除掉大颗粒的石英、长石等杂质。比上面产品高端一些,售价0.68左右。应用行业如上。加纯碱干法钠化可售1元出头。

ƒ湿法提纯:膨润土原矿----→破碎----→制浆(加分散剂)----→沉降分级----→悬浮液离心分离(加絮凝剂)----→过滤----→干燥----→打散解聚----→包装 售价在2千出头,以上基本都是天然膨润土提纯,基本都是钙质膨润土,纯度一般可达90%左右。

(二)涂料、水性漆、日化、农药等水性体系领域增稠、防沉、抗流挂助剂

在湿法提纯工艺流程中,沉降分级工序后加入纯碱、柠檬酸钠等工序,可制得高纯钠基膨润土,也称作硅酸镁铝,可用于造纸用助留助滤剂、农药用悬浮剂、干粉砂浆用触变润滑剂,属于高纯纳质膨润土。

在高纯纳质膨润土基础上,可制得一些列功能性助剂,如有机铵插层赋予蒙脱石亲油疏水性能、高粘度性能可做油性漆增稠流变剂、纳米复合材料改性剂如Nanocor公司Nanomer系列塑料改性剂,丰虹DK系列塑料改性剂;亲水疏油有机物插层改性可赋予蒙脱石亲水性的同时也可以增加水体系粘度,赋予增稠、防沉、抗流挂性能,可用作涂料、水性漆、日化、农药等水性体系领域,也称为无机凝胶、硅酸镁铝。

(三)关于市售蒙脱石类产品辨别、筛选建议。

关于目数:市场上有好多膨润土类产品,有的甚至打出1250目数,钙基膨润土基本在100目左右,钠基膨润土在200-300目。由于膨润土的片层晶体结构,不可能磨的非常细,1250目基本把晶体结构全部破坏掉,完全丧失蒙脱石的理化性能。其实,膨润土的效果在于好坏处决于在体系中的分散,完全分散后在体系中呈纳米结构,考虑325目过筛情况即可。

‚关于产品命名:无论称之为膨润土、纳米蒙脱石、无机凝胶、硅酸镁铝、有机膨润土等,其实有效成分基本都是蒙脱石及其改性蒙脱石含量,选择产品在于蒙脱石含量、产品是否易于分散等指标。


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