蒙脫土是一類由納米厚度的表面帶負電的硅酸鹽片層,依靠層間的靜電作用而堆積在一起構成的土狀礦物,其晶體結構中的晶胞是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構成。具有特的一維層狀納米結構和陽離子交換性特性,從而賦予蒙脫土諸多改性的可能和應用領域的擴大。
蒙脫土由于層間的大量無機離子而表現出來的疏油性,不利于其在聚合物基體中的分散,因此要對其進行有機改性。蒙脫土常用的有機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。使有機基團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變?yōu)橛H油性。
近年來,有關聚氨酯/蒙脫土納米復合材料的研究受到了人們廣泛的重視,這是由于納米蒙脫土具有較高的比表面積,同傳統(tǒng)材料相比較,蒙脫土納米復合材料可以賦予聚氨酯復合材料許多性能,如改善其化學性能。氣密性、防腐性、耐候性、耐化學性等,通過加入少量(1%-7%)的納米蒙脫土,可以使聚氨酯的強度和伸長率等性能同時得到提高。
制備有機活化蒙脫土:將膨潤土經提純制得蒙脫土,再進行有機活化,方法是將1~50份的膨潤土加入到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,滴加時間應控制在0.5~3.0 h內,制得插層蒙脫土懸浮液。經洗滌、干燥和粉碎等程序制成50~150 μm的有機活化蒙脫土。
蒙脫土(MMT)是一種儲量且廉價的天然礦物資源,具有特的片層結構,是增強聚合物材料性能的一種高性價比填料。當MMT在聚合物基體中實現良好分散時,能夠明顯提高聚合物材料的力學性能、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,導致與聚合物相容性差,難以實現良好分散,因此,對其進行有機化改性。
陽離子表面活性劑是改性MMT常用且使用多的一類有機改性劑,其改性機理為:陽離子表面活性劑通過與MMT層間的陽離子進行離子交換,使得陽離子表面活性劑能夠順利進入MMT層間,使MMT由疏油性變成親油性,且增大了MMT的層間距,有利于聚合物鏈進一步的插層。