膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土,也有的致密堅(jiān)硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時(shí)帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍;在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;有較強(qiáng)的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附能力,大吸附量可達(dá)5倍于自身的重量;它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性;具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。
膨潤土,也叫斑脫巖,是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn),也是一種用途廣泛的天然礦物材料。 它由于有良好的物理化學(xué)性能,可做凈化脫色劑、粘結(jié)劑、觸變劑、懸浮劑、催化劑等,廣泛用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)及化妝品、藥品等領(lǐng)域。中國膨潤土的儲量居世界位,種類,分布廣。
活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經(jīng)無機(jī)酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,,吸附性能很強(qiáng),能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果?;钚园淄敛蝗苡谒?、有機(jī)溶劑和各種油類中,幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中,相對密度2.3~2.5,在水及油中膨潤極小。
層間陽離子為Na+時(shí)稱鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca2+時(shí)稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H+時(shí)稱氫基膨潤土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽離子為有機(jī)陽離子時(shí)稱有機(jī)膨潤土。
蒙脫石的性質(zhì)和層間的交換性陽離子種類有很大關(guān)系。根據(jù)層間主要交換性陽離子的種類,通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。
蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用于鉆井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業(yè)中做填料,可優(yōu)化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘結(jié)力,可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線上漿既節(jié)糧,又不起毛,槳后還不發(fā)出異味,真是一得。
總的說,鈉質(zhì)蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好。但世界上鈣質(zhì)土的分布遠(yuǎn)廣于鈉質(zhì)土,因此除了加強(qiáng)尋找鈉質(zhì)土外就是要對鈣質(zhì)土進(jìn)行改性,使它成為鈉質(zhì)土。
有機(jī)膨潤土是指用有機(jī)銨陽離子置換蒙脫石中的可交換陽離子,使其覆蓋于蒙脫石的表面,堵塞了水的吸附中心,使其失去吸水的作用,變成疏水親油的有機(jī)膨潤土絡(luò)合物。
有機(jī)膨潤土按功能和組分可分為:
高黏度有機(jī)膨潤土
易分散有機(jī)膨潤土
自活化有機(jī)膨潤土
高純度有機(jī)膨潤土
各類有機(jī)膨潤土按插層表面活性劑親水親油平衡值不同分為低極性(I型)、中極性(Ⅱ型)和高極性(Ⅲ型)三個(gè)型號。
高黏度有機(jī)膨潤土:在適用溶劑中需要高速剪切分散和添加酵類活化劑等分散劑形成高黏度凝膠的有機(jī)膨潤土;
易分散有機(jī)膨潤土:在適用溶劑中無需高速剪切分散但需添加少量醇類活化劑等分散劑可形成觸變膠體的有機(jī)膨潤土;
自活化有機(jī)膨潤土:在適用溶劑中無需高速剪切分散和添加醇類活化劑等分散劑可形成均勻分散體的有機(jī)膨潤土。
有機(jī)膨潤土在涂料中得到廣泛的應(yīng)用。油漆油墨中使用有機(jī)膨潤土,可改善其觸變性、懸乳性和穩(wěn)定性,提高敷展性,防止流掛、凹陷,增加漆膜厚度,防止油漆沉淀,提高貯存穩(wěn)定性,增加油漆質(zhì)量和漆件的壽命。