陽離子表面活性劑是改性MMT常用且使用多的一類有機(jī)改性劑,其改性機(jī)理為:陽離子表面活性劑通過與MMT層間的陽離子進(jìn)行離子交換,使得陽離子表面活性劑能夠順利進(jìn)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(jìn)一步的插層。
蒙脫土(MMT)是一種儲(chǔ)量且廉價(jià)的天然礦物資源,具有特的片層結(jié)構(gòu),是增強(qiáng)聚合物材料性能的一種高性價(jià)比填料。當(dāng)MMT在聚合物基體中實(shí)現(xiàn)良好分散時(shí),能夠明顯提高聚合物材料的力學(xué)性能、氣密性能、熱穩(wěn)定性能和阻燃性能等。但因其表面的親水性,導(dǎo)致與聚合物相容性差,難以實(shí)現(xiàn)良好分散,因此,對(duì)其進(jìn)行有機(jī)化改性。
由于蒙脫土納米粒子可明顯提高樹脂的強(qiáng)度、硬度,由此漆膜的力學(xué)性能得到顯著提高;同時(shí)納米粒子又在樹脂中起到物理交聯(lián)作用,也明顯提高了漆膜的耐擦傷性能。汽車面漆中的各種顏料、填料、樹脂和溶劑等有良好的相容性,增加了各種粒子混合均勻的機(jī)會(huì),加之納米粒子具有特的光協(xié)同效應(yīng),使得漆膜的表面平整性、光亮度有明顯改善。
由于蒙脫土納米粒子具有較大的比表面積,吸附性,同時(shí)納米粒子增強(qiáng)了汽車面漆中各組分間的相容性,這使得面漆與底材有更好的附著力,添加了納米蒙脫土改性涂料的汽車面漆可使附著力提高近一個(gè)等級(jí)。
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(jī)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(jī)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。
制備有機(jī)活化蒙脫土:將膨潤(rùn)土經(jīng)提純制得蒙脫土,再進(jìn)行有機(jī)活化,方法是將1~50份的膨潤(rùn)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(jī)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(shí)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(jī)活化蒙脫土。
納米蒙脫土活性劑,其作用機(jī)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(duì)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(tuán)與這些金屬陽離子進(jìn)行離子交換,從而形成納米蒙脫土活性劑。
蒙脫土由于層間的大量無機(jī)離子而表現(xiàn)出來的疏油性,不利于其在聚合物基體中的分散,因此要對(duì)其進(jìn)行有機(jī)改性。蒙脫土常用的有機(jī)改性劑有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、聚合物單體和偶聯(lián)劑等。例如采用陽離子表面活性劑改性常用十六或十八烷基基等季銨鹽處理蒙脫土,發(fā)生陽離子交換反應(yīng)。使有機(jī)基團(tuán)覆蓋蒙脫土表面或揷入其層間,使其表面能發(fā)生變化,增大了層間距,使其由原來的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性。
簡(jiǎn)單酸改性主要是用硫酸、鹽酸、磷酸或它們的混合酸洗滌或?qū)⒓佑兴岬拿擅撏翍腋∫杭訜嵋欢〞r(shí)間。通過酸化改性的蒙脫土的比表面積增大,孔徑也增大,而且具有更強(qiáng)的吸附性和化學(xué)活性,具有很高的吸附和催化性能,是一種非常好的中孔載體材料。處理后的蒙脫土可廣泛應(yīng)用于油品脫色、制無碳復(fù)寫紙、催化劑載體及污水處理等方面。