关于膨润土/凹凸棒粘土/海泡石天然纳米硅酸盐材料的分析:触变原理:使用禁忌等

Asir 1314

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2015-08-26
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一,膨润土及其精细化工产物:
(1)有机膨润土:
2013年有幸在国内最大的精制膨润土公司上班,规模有多大:精制有机膨润土(溶剂型)年产2万吨左右,应用方向:溶剂型油漆。
触变原理:蒙脱石(膨润土有效成分)用16-18烷基季铵盐离子交换改性后,具有亲油性能(能够在甲苯/二甲苯等溶剂中分散至单个蒙脱石分子),遇到极性溶剂(醇类/酯类/酮类)能定向排列,因此溶剂具有极强的可塑性(触变性)。因而,在膨润土精加工过程中,是否添加机型活化剂来生产产品。使用禁忌这里不做分析。
(2)硅酸镁铝:
硅酸镁铝,严格的来讲应该称之为硅酸镁铝钠,是膨润土经过湿法提纯,钠离子交换后的蒙脱石成分含量高的产品,国内90%以上的自称硅酸镁铝的产品,从严格意义上来讲是“伪硅酸镁铝”,大家都喜欢这么叫,不过是换了个名字显得高级,售价变高。蒙脱石含量95%以上,才能称之为硅酸镁铝,国内普遍纯度不高于75%。
触变原理:蒙脱石离层间阳离子(Na+/Ca2+/K+/Mg2+....)遇水后形成水合阳离子,层间距增大(膨胀),由于蒙脱石具有阳离子交换性,侧面吸附水中阳离子,显正电性,表面吸附水中阴离子显负电性,干粉状的蒙脱石呈无序状态,吸水后侧面及表面吸附相反电性离子,因此单个蒙脱石晶胞带两种电荷,在水中会定向排列,从而对溶剂(水)产生极化效应,整个蒙脱石水溶液具有较强的塑性(触变性),这种有正负电荷产生塑性只能在纯水中存在,遇到电解质会被破坏。因此,产品的质量好坏取决于两个方面:蒙脱石的含量/蒙脱石层间携带的阳离子水化难易程度,即蒙脱石含量越高、层间阳离子越容易水化,产品质量越高。

正因为蒙脱石层间阳离子能够遇水 水化成水合离子特点,依靠水化后携带的正负电荷使单个蒙脱石晶胞产生静电斥力,从而在纯水溶液中自分散至单个晶胞状态(纳米级)状态存在
,所以其精加工相对容易(相对于凹凸棒粘土/海泡石等天然纳米材料而言);
(3)使用禁忌:
1,蒙脱石这种依靠自身正负离子分散至纳米状态,以及依靠正负电荷形成的触变体系,很容易受到外界电解质的影响。
含电解质量高的水溶液,最关键的是影响堆积状的蒙脱石表面有序离子化过程,影响蒙脱石水中分散至纳米状态。蒙脱石无法完全分散至纳米状态,在整个配方中有2大危害:一者,使用效果差(相当于微米级填料),二者后增稠。因此,无论是国产的/进口的产品都建议预凝胶添加(纯水分散后,陈化12小时后再使用)。
2,蒙脱石的触变性是由正负电荷形成的,这种结构容易受到电解质的破坏(离子/润湿分散剂等等),蒙脱石携带正负电荷,极容易吸附在高分子上,改变高分子的流体状态,配方设计不合理就会产生大面积絮具体甚至絮凝沉淀
总结:配方设计要合理,才能发挥效果。


二,凹凸棒粘土及其精细化工品;
(1)凹凸棒土特性:
凹凸棒粘土国内储量很丰富,但是高端产品几乎没有。主要的原因是凹凸棒粘土极难提纯,提纯后的产品也极难分散至纳米状态,任何纳米材料解决不了其分散性,基本上与普通填料无异!
书上说凹凸棒土属于层链状态硅酸铝,形象的理解属于纤维状团聚体矿物,可以拿为“木头”,来形象化。木头中含有纤维素(凹凸棒粘土,有效成分),也含有木质素(杂质),更含有微量的糖类等(离子态杂质)。无论是凹凸棒绒还是凹凸棒粉,都是成百上千万的纤维状成分与其他杂质混在一起的结合体。 想用木土造纸,必须将纤维素分离出来,凹凸棒土提纯也一样。
单根凹凸棒纤维素,长径比可达100--1000倍;怎么理解,一米粗,100米到1000米长;想完整的解离出来难度有多大?一旦完成纤维丝化后,体系的粘度超级高,这种粘度悬浮杂质的能力超级强大,并且不受电解质的影响(不带电荷)。球型的纳米炭黑的增稠性比较强,层链状这么大的长径比纤维丝状,增稠悬浮能力何其壮观?即使有手段解离出单根纤维丝状态,非常规手段才能将杂质分离出来,普通的重力法根本不可行。包括巴斯夫Atgel40/60纯度也不高,国内的只有35%左右。
凹凸棒土干燥后纳米纤维丝的团聚体,在体系中分散至纳米状态也是极大难题。所以国内的凹凸棒粘土精加工产品很难觅其踪迹,用的最多的领域:载体颗粒土/石膏板粘接剂。看着都心疼,但不可否认,是所有纳米硅酸盐材料中最有前途的产品。

(2)触变增稠机理,为何对凹凸棒粘土冠以“增稠”,因为他的长径比太大,无机材料中的高分子材料,空间结构够长够大。其原理可参考纳米二氧化硅触变机理。
(3)使用禁忌:没有好的产品和谈使用禁忌。只有一条建议:强剪切长分散,即可。

三,海泡石及其精细化工产品。

同凹凸棒土差不多,矿物厚径比大,孔道发达。唯一开发的成功的西班牙托尔萨/ 洛克伍德1958不饱和树脂填充领域,售价10万左右。



硅酸盐触变剂的判断
好多自称纳米片状硅酸盐触变剂,其实都是复配后的产物甚至根本不是硅酸盐产品,这里就不具体点名了,免得伤和气。下面简单说一下判断方法:
1,测烧失量方法:称取定量样品,放置恒温箱108度恒温4小时后,称取重量,记为,A;马弗炉煅烧至灰白色乃至白色矿渣,干燥箱冷却至室温,称重量,记为,B。 烧失量,记,C。 C =(A- B)/A X100%。通常C的范围为5--10%左右。结晶水及矿物中的有机质易减量。然后加入去离子水洗涤3次,残渣恒温干燥4小时,称取重量为,D。 硅酸盐含量E,E=D/A X100% ,市场上好多所谓的硅酸盐触变剂一烧就没了,E几乎为0.还谈什么硅酸盐,不排除有机化改性技术,借鉴有机膨润土改性技术(依据蒙脱石离子交换容量及添加活化剂)判断,E的值在70-55之间。

2,水溶液方法:取10g 加入90g水中,看胶体状态。拉丝/成胶团为复配聚合物产品。真正的触变剂都为短流变产品,状态为细腻胶体,用玻璃棒能轻松挑起来,如同调纤维素凝胶一样的感觉。

3,闻气味:配置10%水溶液 硅酸盐矿物有很明显的泥腥味。

触变剂的质量判断
这里不限于是否是硅酸盐,只要效果好就行。
1,取定量触变剂,用水配置1%浓度水溶液,100g。加入5g水泥或者灰钙,混合均匀,静置1小时,观察触变剂与水泥/灰钙混合后的溶液状态,若出现大量的团聚样胶体沉淀,产品强度肯定降低。若出现超分层,观察分层后的界面,轻轻晃动,若出现超细小颗粒并且沉淀层与水层界面光滑,基本不会对强度有影响。沉淀层体积越大,质量越好。水层越浑浊质量越好。
2,好的触变剂不在乎量多,最多3Kg为峰值,否则干缩大,后增稠也大,产品强度肯定会受影响。
触变剂靠自身膨胀的倍数肯定无法形成触变性(产品好施工,即改善施工性),触变剂的机理很简单(短流变体吸附在较高分子上,改善较高分子流体状态,从而调节流变性能)。若是触变剂无法经得起上述1 检测,肯定不会附着在长流变体上。被水泥或者灰钙吸收了,何谈改善施工性。
3,实地实验。我也是刮了好多实验及在客户现场总结的经验。
(1)浆体分散过程观察:
将触变剂加入配方体系,先加少量的水(和干一点)手钻分散,逐步调高转速,观察腻子浆体运动状态,若浆体呈坨状运动,塑性肯定好,若整个浆体呈薄片装运动,触变性欠佳。再补充少量的水(和稀一点)按照上述方法继续观察。最后浆浆体挑至容器边沿尽量让浆体沿容器壁堆磊,静置10分钟左右,观察坍塌状况,形变越小越好,全部滑移至容器底部,施工性肯定不好。
(2)批刮实验:
先批薄,感觉手感及找平次数。找平,次数越少越好。触变性:施加外力变稀,表层受剪切力肯定比中底层大,所以找平所需批刮次数越少越好。再批厚,按上述方法观察,更明显。

4,是否对强度有影响。同样的基料配方,添加不同的触变剂,先批薄。干燥后用手触摸是否脱粉及脱粉程度,判断。最好用中性腻子配方,判断触变剂是否对强度有致命危害。
6,找一块粗糙的水泥墙面,批薄测试。腻子恰好遮住水泥底色为标准,干燥后观察涂层是否气泡。好的触变剂回大幅度的解决气泡问题。原理:细的粉料与灰钙/水泥及高分子添加剂(聚乙烯醇/纤维素/胶粉等)会形成粘滞的流体,触变剂属于短流变材料,能够降低这种粘滞力,粘滞力越低触变性越好,触变剂能够使刚性的高分子材料变卷曲(柔性增强),体积变疏松,粗糙的墙体缝隙中的空气被水分子排出,疏松/柔性的浆体能够容纳一定量的空气。反之,粘滞的刚性的浆体会将空气封在界面中(易造成脱层),最常见的现象是灰钙/水泥基腻子表层干透结硬壳,难打磨,稀料都被挤出表层,封堵功能更强大。


因此,无论是有机的还是无机的短流变材料只要有上述效果,都是好的触变剂。依照上述办法,即使没刮过灰的新手也基本能够判断产品的好坏,及负面作用。生活处处有惊喜,但愿都做有心人;做一行、爱一行大家都是砖家。










 
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Asir 1314

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多彩涂料用的就是比较纯的,而且引入锂离子,使得效果更佳
多彩涂料用的是硅酸镁锂,两层二氧化硅层间引入“Li+”锂离子水合速度超级快,片层负电性强;蒙脱石:两层二氧化硅层中间夹杂三氧化二铝(镁)结构,论稳定性,蒙脱石更稳定。也有天然锂基蒙脱石,但不是透明状。锂蒙脱石打成胶体胶体边缘呈半透状,锂同铁酸根离子形成稳定的配体,因此天然锂蒙脱石加工的产品呈粉红状,人工合成全透状。
 
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多彩涂料用的是硅酸镁锂,两层二氧化硅层间引入“Li+”锂离子水合速度超级快,片层负电性强;蒙脱石:两层二氧化硅层中间夹杂三氧化二铝(镁)结构,论稳定性,蒙脱石更稳定。也有天然锂基蒙脱石,但不是透明状。锂蒙脱石打成胶体胶体边缘呈半透状,人工合成全透状。
所以硅酸镁锂活性高凝胶性强,蒙脱石活性低只能有触变性
 

Asir 1314

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所以硅酸镁锂活性高凝胶性强,蒙脱石活性低只能有触变性
看什么体系,若无复杂高价(2/3)的阳离子,他肯定好;但是在高浓度Ca2+/Mg2+体系,水中电解质含量高,根本没有任何效果,可以用海水做测试;他完蛋的更快。助剂产品不能说好坏,看什么体系;触变性高低取决于这个材料附着在高分子材料上,对高分子材料形态的改变程度。仅靠自身也不见得有多好。触变剂也叫流变调节剂,调节机理要搞清楚。
 

fangshengking1

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看什么体系,若无复杂高价(2/3)的阳离子,他肯定好;但是在高浓度Ca2+/Mg2+体系,水中电解质含量高,根本没有任何效果,可以用海水做测试;他完蛋的更快。助剂产品不能说好坏,看什么体系;触变性高低取决于这个材料附着在高分子材料上,对高分子材料形态的改变程度。仅靠自身也不见得有多好。触变剂也叫流变调节剂,调节机理要搞清楚。
这比不上淀粉醚吧,
 

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这比不上淀粉醚吧,
不谈比得上,比不上;淀粉醚的基本原理是改善纤维素的流变性,但是有个致命缺点,对钙镁离子吸附性太强,所以降强度比较明显;
淀粉醚发挥效果必须靠碱激发。碱性环境下,淀粉与纤维素结合很密切,不信可以做电镜扫描结构观察;中性环境下,淀粉醚与纤维素两个背靠背不拥抱,单兵作战,这就如同你所说的合成硅酸镁锂凝胶更强,但在配方中做效果也不明显的原因
 

Asir 1314

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鹏润土触变性还是靠自身
加30-40kg靠自身,加少量靠靶向。玩过油漆的都知道,一吨油漆的触变性,加的有机膨润土也不过0.1-1%左右,用稀释剂开稀依然具有很强的抗流挂性能(触变性),难道1kg有机膨润土自身就把那么多溶剂的流变性改变了?
 

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加30-40kg靠自身,加少量靠靶向。玩过油漆的都知道,一吨油漆的触变性,加的有机膨润土也不过0.1-1%左右,用稀释剂开稀依然具有很强的抗流挂性能(触变性),难道1kg有机膨润土自身就把那么多溶剂的流变性改变了?
我看你不懂哎,触变原理只有一个,就是自身形成卡片式结构,这个结构的形成就看活性大小了,活性大,用量就小,活性小用量就大
 

fangshengking1

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请教一下这位大牛,硅酸盐微结构经常提及硅氧四面体,如何理解“二氧化硅层间”概念?“两层二氧化硅层间”是如何检测的?有什么手段证明锂离子引入了二氧化硅层间?这种结构的水合速度超级快又是如何微观检测得知?这些微尺度的东西我只信任事实证据和严密逻辑。任何书本介绍、原理解析、学者猜测、研究推理与创新想象都会与客观事实有出入,最多是逼近事实。在阐述理论观点时,要紧盯微观事实证据和严谨逻辑,有多少测试数据和检测证据,推断多少理论观点。搞学问的经常没有证据人云亦云甚或干脆凭空想象,会误导自己和别人。
产品都有了,这是有理论基础的
 

fangshengking1

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什么芯片一无所知,你这是无知,只是人家申请专利不让你搞,芯片我这外行都懂一些,何况内行,国家现在加大投入基础研究为什么,就因为我们产品做不精,缺少基础研究
 
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