膨润土的结构特征及分类

Hit: 发布时间:2019-12-19 13:12:32【Close】

膨润土是一种较软的岩石,主要由蒙脱石组成。蒙脱石含量在30%~90%之间。蒙脱石属于单斜结构,由两层硅氧四面体晶片和一层铝氧八面体晶片组成。属2:1型层状硅酸盐矿物。由于蒙脱石晶胞中的负电荷数远大于正电荷数,因此可以认为蒙脱石是一个整体上带负电荷的大阴离子。蒙脱石中的阳离子与晶格之间可以形成电偶极子,蒙脱石晶体层间的结合力很弱,可以吸附极性水分子。此外,一些水分子也可以吸附在蒙脱石颗粒表面,结构水以-OH的形式存在于晶格中。

根据层间阳离子的类型,膨润土可分为钠基膨润土(层间阳离子为Na+)、钙基膨润土(层间阳离子为Ca2+)、氢基膨润土(层间阳离子为H+,又称活性粘土)和有机膨润土(层间阳离子为有机阳离子)。钙基膨润土是一种性能最差、价值最低、分布广泛、价格低廉的膨润土。如果不加以改进,很难在其他领域使用。膨润土的质量在很大程度上取决于蒙脱石的含量,但不是绝对的。如蒙脱石含量仅为50%,但易于提纯,其经济价值可能高于蒙脱石含量为80%的膨润土矿床,但难以提纯。一般来说,蒙脱石含量可作为制备膨润土初级产品矿床的主要指标,而评价膨润土矿床的主要指标是优质产品的提纯。

膨润土作为一种矿产资源,在我国储量巨大,分布广泛。在储量方面,在已开发矿区,膨润土资源探明储量可达到23.89亿吨,占探明总储量的85.5%;在区域分布上,我国大部分地区分布膨润土,但储量存在一定差异,尤其是在华东和华南[1]。膨润土以其独特的矿物结构、优异的晶体化学性能和物理性能,广泛应用于石油、冶金、铸造、机械、陶瓷、建筑、轻工、造纸、纺织、食品等行业。它可以作为粘合剂、吸附剂、填料、触变剂、絮凝剂、洗涤剂、稳定剂、增稠剂等发挥重要作用[2-5]。

市场环境

涂层是一种液体或固体材料,能在物体表面形成具有防护、装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标记等)的固体涂层。主要包括油(漆)、水性漆和粉末漆。近年来,随着国家对VOC排放的限制,高固含量或无溶剂型油漆逐渐发展起来。水性涂料是指涂料与水溶解或分散。粉末涂料是一种100%无溶剂固体粉末涂料。涂料一般由四种基本成分组成:成膜物质(树脂、乳液)、颜料(包括物理颜料)、溶剂和添加剂(添加剂)。

在涂料加工过程中,通常需要添加流变添加剂,流变添加剂不仅会影响涂料的表观粘度,还会影响涂料的触变性。在贮存阶段,涂料的体系粘度预计较高,有利于涂料的贮存稳定性;在施工阶段,涂料的体系粘度预计较低,有利于施工;在成膜过程中,预计该涂料具有较高的粘度,以防止涂料沉淀和漆膜下垂。膨润土作为一种增稠剂,广泛应用于涂料领域。

膨润土的结构特征及分类

膨润土是一种天然无机硅酸盐矿物,其主要成分是蒙脱石(铝镁硅酸盐)。天然膨润土除含有蒙脱石外,还含有石英、方解石、长石、沸石、云母等非金属矿物。蒙脱石与膨润土中伴生矿物的主要区别在于蒙脱石在水中会膨胀,在水中形成稳定的悬浮液。膨润土深加工提纯工艺是利用蒙脱石在水中的分散悬浮特性,将蒙脱石从伴生矿物中分离出来,获得高纯度的蒙脱石产品。

蒙脱石具有层状结构,单个蒙脱石片层厚度仅为0.93-0.96nm。蒙脱石片层自然带有负电荷,通过吸附在晶体层表面的阳离子对其进行补偿,维持体系的电荷平衡。一般来说,蒙脱石颗粒是由几十或几百块蒙脱石薄片组成的。即使在充分水化和分散的条件下,蒙脱石颗粒仍然是由几十个或几十个薄片组成的。单蒙脱石片由两个硅氧四面体和一个铝氧八面体组成。在蒙脱石的边缘,暴露出硅氧和铝氧的键断裂现象。随着体系pH值的变化,显示出不同的电学性质。在酸性条件下,吸附氢离子,表现出正的电学性质;在碱性条件下,吸附氢氧离子,表现出负的电学性质。在介质中,层状蒙脱石颗粒将以面到面、边到面、边到边三种不同的方式相结合,从而形成贯穿整个体系的三维网络结构,使体系增厚。当系统被剪切时,网络结构解离,粘度降低。一旦剪切作用消失,网络结构恢复,粘度增加,称为触变效应。

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