膨润土(Bentonite)是一种以蒙脱石为主要成分的天然粘土矿物,具有独特的层状结构和高比表面积,蒙脱石的基本机构形式是TOT型,即两层硅氧四面体中夹一层铝氧八面体构成层状结构。这种特殊的层状结构赋予了膨润土特殊的性能,如吸水性、膨胀性、触变性、流变性等。

膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物,通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成。它具有良好的增稠性和触变性,能够在低剪切速度下赋予涂料结构粘度,适用于聚酯、醇酸漆、氯化橡胶、氧化沥青等有机溶剂。此外,有机膨润土在涂料的生产、施工、贮存和成膜各个阶段都能发挥作用,提高涂料的性能。此外,它还能调节涂料的流动性,使其更容易涂刷和平整。
有机膨润土是通过离子交换技术将有机阳离子引入蒙脱石层间,使其具有疏水亲油的特性。具有较高的膨胀性、阳离子交换容量和良好的润滑性,适用于有机溶剂和油类。有机膨润土在涂料工业中具有多种重要作用,主要包括增稠、触变、悬浮稳定、高温稳定、润滑、成膜、耐水和化学稳定在涂料中。
无机膨润土主要由蒙脱石组成,通过物理或化学方法改性,如钠化或钙化处理。具有良好的吸水性和膨胀性,适用于水基应用和作为增稠剂。无机膨润土可以提高涂层的附着力、硬度和刚性,减少涂层的龟裂和剥离现象,使涂层更加坚固耐用。
根据膨润土种类的不同,其应用范围略有差别,钙基膨润土、钠基膨润土主要用在水性涂料中,在水性涂料中,膨润土通过水合膨胀形成“卡片屋”结构,赋予涂料优异的抗沉降性和施工流平性。
而有机膨润土则主要用在溶剂型的涂料中,锂基膨润土可用于水性涂料中,其效果优于钠基膨润土但价格较高。精制改性锂蒙脱石产品或人工合成硅酸镁锂产品则用于高端汽车漆。在特殊的情况下,膨润土也可以作为填料使用。
膨润土在涂料中主要是作为助剂来使用,如增稠剂、防沉剂、分散剂等,其添加量一般在0.2%~2 % 之间,对涂料的其他性能影响不是很大,主要是防止涂料中颜填料的沉降。这些性能都使得它在涂料行业中有着良好的应用。广泛应用于涂料行业作为流变助剂,主要用于调节体系的粘度、触变性和悬浮稳定性。
1.膨润土用作悬浮防沉降剂

膨润土在水介质中有良好的悬浮性和分散性。膨润土在水中能够释放出带电微粒而起到分散剂的功能,可改善水性涂料的悬浮性,在建筑涂料中加入适量的膨润土可使生成的涂料不易沉淀、不易分层、颜色均匀,从而改善涂料的悬浮稳定性。有机改性后的膨润土在溶剂型涂料中具有良好的分散性,其片状边缘吸附着亲油的长链有机物而和漆料有良好的亲和性,同时分布其中的氧和氢氧基团能够形成具有防沉效果的氢键,使涂料成为均匀的胶状物并具有一定的粘度,进而起到阻止颜料沉降的作用。当在外界剪切力存在下进行搅拌时,氢键被破坏,粘度减弱,涂料又具有流动性。
2.膨润土用作辅助粘结剂

膨润土与水混合带来很大的粘结性,这种特性来源于多方面,如膨润土亲水、颗粒细小、晶体表面电荷多样化、颗粒的不规则性、羟基与水形成氢键、对微量有机物的吸附和多种聚附形式形成溶胶等。由于膨润土具有较好的粘结性和遮盖力,引入建筑涂料中可以代替部分基料和其他填料,从而使产品成本降低。
3.膨润土作为流变助剂
涂层的流挂和流平是两个相互矛盾现象,需要一个优良的流变助剂,使流挂和流平两个性能取得平衡。涂料贮存时,流变助剂在其内部形成一个疏松的结构,施工后,受到了外力,内部结构遭到破坏涂层便于流平,到一定阶段湿膜内部又缓慢恢复疏松网状结构,而有利于防止流挂。







4.膨润土作为流变助剂的增稠原理



5.膨润土作为流变助剂的使用工艺


膨润土可用作防水涂料的原料。膨润土虽具有很好的防水性,但其本身呈颗粒状态,无粘聚性,因而需选择非水介质与膨润土制成胶泥,而该介质要有一定的防水性。膨润土乳化沥青防水涂料就是将膨润土和沥青混合制得防水涂料,它主要用于屋面防水,可以提高工效50%,降低工程造价40%,且大大改善工人的劳动条件,提高防水效果。据报道,屋面上涂刷膨润土乳化沥青防水涂料,可增加使用寿命多年,施工好的屋面35年尚未损坏
膨润土用在环氧改性有机硅涂料中,对环氧改性有机硅起补强作用。当膨润土的加入量为添加总量的5%~10%时,不影响涂层的耐蚀性和耐热性。
来源:膨润土网