無機(jī)鹽改性是通過加入一種或多種無機(jī)金屬水合陽離子與蒙脫土層間可交換的陽離子進(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。
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。
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。
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(montmorillonite)和粘土(clay)基本上是同一種物質(zhì),但前者是學(xué)名,指純凈的蒙脫土(一種1:2型硅鋁酸鹽),而后者(粘土)是俗名,是市場上銷售的不太純凈的蒙脫土(混有一定數(shù)量的其他中種類的黏土)。就像氯化鈉是指純的化合物,而食鹽也可認(rèn)為是氯化鈉,但不純凈,除氯化鈉外,還含有一定數(shù)量的K、Ca、Mg、Al等化合物。
改性后的蒙脫土具有親油性來源于層間長鏈季鉸鹽在有機(jī)溶劑中的溶劑化作用,有機(jī)蒙脫土可以在甲苯等非極性溶劑中凝膠化;改性后的蒙脫土也可用于苯系污染物,重金屬離子和有機(jī)農(nóng)藥的處理;有機(jī)蒙脫土也被廣泛地用作于聚合物中的納米填充材料,所得到得納米復(fù)合材料具有比重輕,耐熱性好,耐老化性、阻隔性、阻燃性優(yōu)良等特點(diǎn),并且復(fù)合材料具有較好的尺寸穩(wěn)定性和透明性:季鹽修飾的蒙脫土還可以用作抗菌材料。