膨潤土主要由蒙脫石組成,蒙脫石含量為85-90%,與蒙脫石伴生的粘土礦物有伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、勃姆石和一些層間粘土礦物。伴生的非粘土礦物有石英、長石、沸石、石膏、方解石、黃鐵礦等,蒙脫石的化學式為:al2o3.4sio2.3h2o;其主要化學成分是二氧化硅、氧化鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素。大部分為致密堅硬的塊狀,土壤類型少,露頭膨脹力強。油狀光澤、蠟狀光澤或土狀光澤,不透明。
在涂料方面,膨潤土常用作抗沉降劑和增稠劑,防止沉降的機理是改變體系的流變性質,使其具有觸變性,從而防止顏填料的沉降。目前,膨潤土應用廣泛。將其加入氯乙烯磺酸鹽防腐涂料和氯化橡膠防腐涂料中,涂料流平性好,無流掛現象,顏料沉降時間延長。在環氧銅粉導電涂料中加入膨潤土可以解決銅粉沉積問題,提高涂料的表面導電性。涂層的更小表面電阻率可達6.0×10-3。
蒙脫石有黃綠色、黃白色、灰色、白色等多種顏色,它可以是致密的塊狀或松散的土質形狀。用手指摩擦時有潤滑感。加水后,小方塊體積膨脹數倍甚至20-30倍,懸浮在水中。水少了,就成糊狀了。事實上,蒙脫石的性質和化學組成與其內部結構密切相關。另外,膨潤土是一種多用途礦物,其質量和應用范圍主要取決于蒙脫石的用量、性質類型和晶體的化學性質。因此,膨潤土的開發利用需要因地制宜,因地制宜。
膨潤土油脂生產中使用的增稠劑是陽離子表面活性劑改性的蒙脫石,一般稱為有機蒙脫石或有機膨潤土。因為蒙脫石晶體的相變溫度在700℃以上,它比脂肪酸皂型皂基潤滑脂增稠劑具有更高的相變溫度。從理論上講,膨潤土潤滑脂的使用溫度可以高于皂式潤滑脂,但由于陽離子表面活性劑高溫分解和基礎油蒸發損失的限制,膨潤土潤滑脂的非常高使用溫度遠低于蒙脫土的相變溫度。
鑄造用膨潤土具有良好的物理化學性能,可作為凈化脫色劑、膠粘劑、觸變劑、懸浮劑、穩定劑、填料、飼料、催化劑等,廣泛應用于服裝工業、輕工、化妝品、醫藥等領域。因此,它也可作為一種天然礦物材料使用。這種膨潤土可作為防水材料,如防水毯、防水板和支撐材料,應在pH值為4-10的地下環境中使用,改性膨潤土應在含鹽量較高的環境中使用,經試驗合格后方可使用。
鑄造用膨潤土具有高粘度、高塑性、強度好、價格低廉等優點,可用于鑄造砂的快速成型。膨潤土作為鑄造型砂的粘結材料,可以提高鑄件的塑性,有效地防止鑄件的各種缺陷,如夾砂、結疤、掉塊、塌砂等。在選型上,我們建議采用人工鈉基膨潤土,因為鈉基膨潤土的各項指標均明顯強于鈣基膨潤土,如:耐熱性、穩定性均歸因于鈣基膨潤土。因此,即使在相對較高的溫度下,鈉基膨潤土在完全冷卻干燥后,再加水,仍具有很強的附著力。
有機膨潤土作為填料可以使涂料具有觸變性,其原理是有機膨潤土片晶中吸附有長鏈化合物,與涂層具有良好的親和力。片狀晶體邊緣含有有機膨潤土基團。在這些基團的幫助下,它可以在涂層中形成氫鍵。剪切力的存在破壞了涂層的氫鍵結構,降低了涂層的粘度;剪切力消除后。氫鍵結構得到恢復,涂層的粘度得到恢復。因此,加入有機膨潤土可以提高涂料的粘度,防止涂料流掛。
膠質是膨潤土的分級和質量評價的技術指標之一,膠質值越高,粘度越高,膨潤土凝膠值的分散度和水化程度是膨潤土的分散性、親水性和膨脹性的綜合性能。膨潤土的粒度與膨潤土的品位和蒙脫石含量密切相關。例如,鈉基膨潤土的價格高于鈣基膨潤土。相同膨潤土中蒙脫石含量越高,凝膠值越高,粘度越大。因此,膠體值是判別礦石類型、評價膨潤土質量的技術指標之一。
目前,國內外膨潤土的應用研究正朝著更高層次、更多功能、更環保的方向發展。其中,膨潤土在砂漿增稠保水材料和復合相變材料中的應用所體現的功能環保理念符合當今建筑業的發展趨勢,但其研發程度有待拓展和深化。另外,我國膨潤土儲量大、分布廣,不同地區的礦床質量差異很大。可根據實際需要進一步研究和有效利用。膨潤土改性及應用技術的研究任重道遠。
膨潤土可作為防水涂料和防水材料,一般推薦使用“鈉基膨潤土”。天然鈣基膨潤土在滿足使用要求之前需要鈉改性,鈉基膨潤土不僅可以用作防水毯和防水材料,還可以用作鉆井泥漿制備、耐火材料、非開挖施工、復合肥造粒、化學涂料和水質改善垃圾填埋、河堤防水防滲等相關產品,無論我們購買什么類型的膨潤土產品,都要做好相關的檢測工作,并應在檢測合格后使用。膨潤土料漿的立方含量是衡量膨潤土料漿質量的重要指標之一。