樹(shù)脂插層蒙脫土復(fù)合材料

中文名稱

樹(shù)脂插層蒙脫土復(fù)合材料

英文名稱

resin/montmorillonite intercalation composite

定　　義

將樹(shù)脂基體插入具有天然納米層狀結(jié)構(gòu)的蒙脫土中制得的復(fù)合材料。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），復(fù)合材料（二級(jí)學(xué)科），增強(qiáng)體（三級(jí)學(xué)科）

蒙脫土由于層間的大量無(wú)機(jī)離子而表現(xiàn)出來(lái)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，其目的旨在改變蒙脫土表面的高極性，使蒙脫土層間由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性，降低其表面能，同時(shí)使蒙脫土的層間距增大，使聚合物的鏈或單體能進(jìn)入層間，從而制造出納米復(fù)合材料。蒙脫土常用的有機(jī)改性劑有陽(yáng)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(yáng)離子表面活性劑改性常用十六或十八烷基三甲基等季銨鹽處理蒙脫土，發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)。使有機(jī)集團(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(lái)的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性。

蒙脫土的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，特別是通過(guò)無(wú)機(jī)和有機(jī)改性使其富有了許多獨(dú)特的性能，應(yīng)用領(lǐng)域更進(jìn)一步擴(kuò)大，被譽(yù)為“萬(wàn)能材料”，廣泛用于有毒物的吸附劑、催化劑、涂層劑，尤其是聚合物-層狀納米復(fù)合材料，使聚合物力學(xué)性能、阻燃性能、熱穩(wěn)定性能的提高，應(yīng)用前景廣闊。

蒙脫土經(jīng)過(guò)改性可使其性能更優(yōu)越，改性后的蒙脫土具有較大的層間距，較好的熱穩(wěn)定性和可調(diào)變的酸性，可作為新型的催化材料和吸附材料。目前所采用的蒙脫土的無(wú)機(jī)改性劑主要有酸和無(wú)機(jī)鹽兩類(lèi)，另外還有蒙脫土的鈉化改性等。

（1）酸改性：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。最佳酸化條件隨蒙脫土產(chǎn)地不同而異，即與其化學(xué)組成、水合程度及陽(yáng)離子交換性質(zhì)有關(guān)。也可以采用以 AlCl₃、FeCl₃、ZnCl₂等為代表的金屬鹵化物L(fēng)ewis 酸。用酸處理時(shí)，蒙脫土層間的 K、Na、Ca、Mg等陽(yáng)離子轉(zhuǎn)變?yōu)樗岬目扇苄喳}類(lèi)而溶出，從而削弱了原來(lái)層間的結(jié)合力，使層間晶格裂開(kāi)，層間距擴(kuò)大，因而改性后的比表面積和吸附能力顯著增加。

通過(guò)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的應(yīng)用于油品脫色、制無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙、催化劑載體及污水處理等方面。

（2）鈉化改性

天然蒙脫土按其層間可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)分為氫基、鈣基、鈉基、鋰基等蒙脫土，以鈣基蒙脫土為主，但其性能較差，產(chǎn)品附加價(jià)值低。鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土有更好的膨脹性、陽(yáng)離子交換性，水介質(zhì)中的分散性、粘性、潤(rùn)滑性、熱穩(wěn)定性及較高熱濕壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。可用NaCl乙醇溶液、碳酸鈉、焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉作為改性劑交換鈣基蒙脫土為鈉基蒙脫土。

（3）無(wú)機(jī)鹽改性

無(wú)機(jī)鹽改性是通過(guò)加入一種或多種無(wú)機(jī)金屬水合陽(yáng)離子與蒙脫土層間可交換的陽(yáng)離子進(jìn)行交換，這些離子充當(dāng)了平衡硅氧四面體上負(fù)電荷的作用，同時(shí)由于在層間溶劑的作用下，可以使蒙脫土剝離分散成更薄的單晶片。用于蒙脫土改性的鹽主要有鋁鹽、鎂鹽、鋅鹽、銅鹽等。