钠基膨润土和钙基膨润土在涂料上的应用


膨润土分散于水中形成具有一定粘度的胶体溶液,其粘度与膨润土的膨胀倍数有关,膨胀倍数越高,则粘度越大。而骨料粒子在悬浊液中的沉降速度与体系的粘度相关,粘度越大,沉降速度越慢。

蒙脱石矿物颗粒细小,充分水化后以溶胶形式悬浮于水溶液中。由于蒙脱石晶胞都带有相同的负电荷,彼此同性相斥,在稀溶液里很难凝聚成大颗粒,从而起到悬浮的作用。

蒙脱石在水中吸水、溶胀,水化时产生和释放出的水化能可克服蒙脱石晶层间的范德华力,使其剥离成无数的高径厚比薄层晶片(若施以外加的剪切力,剥离过程可快速完成)。晶体层面因八面体中的铝原子部分被其他较低价金属原子置换而呈电负性,但其端面则由于硅氧键和铝氧键的断裂而呈弱电正性,层面和端面在水介质中可分别快速形成其各自的双电层。在静置状态下,层面和端面因双电层电性相异而相互吸引、靠近,使各晶片之间形成以面—端吸附的缔合结构并不断复制,最终使整个体系都形成由无数晶片缔合而成“卡片宫式”( House of Cards)缔合网络结构,卡片宫结构是膨润土起到增稠悬浮的最主要的微观结构呈现方式。

卡片屋

卡片屋结构会将大量的自由水包围在其中,使其失去流动性,体系变稠,具有屈服值,对骨料颗粒起固定、支撑作用,“托举”着骨料颗粒,不致下沉。宏观上表现为具有触变性的絮凝体,使涂料具有良好的沉降稳定性。

膨润土颗粒吸附阳离子,Na⁺的电荷密度较Ca²⁺小,它与蒙脱石晶格的结合能较小,水化能低,Na⁺的离解能力强,水分子更容易进入,在水溶液中容易膨胀,形成稳定的乳浊液悬浮体。所以在水基涂料中,一般采用钠基膨润土作为悬浮剂。

为了充分发挥钠基膨润土的效能,应先将钠土在水中预先分散成土浆,再在水中按照比例加入土浆。土浆放置一段时间后,膨润土的吸水膨胀程度更高,使用效果更好。

天然钙基膨润土价格便宜,可以通过离子交换处理使其钙离子被钠离子取代,一般采用在钙基土中加碳酸钠的方法进行活化处理。将钙基土加入到水中,边搅拌边加入碳酸钠(4-6%),搅拌均匀后放置24小时后即可使用。

膨润土在加热干燥后会脱水,在100-200度范围内脱水最显著。涂层会发生收缩现象,容易产生开裂。膨润土加入量越多,开裂倾向越重。通常膨润土的加入量不要超过4%。

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