用于研究黏土的結(jié)晶及形態(tài)微觀分析顯微鏡
黏土化學(xué)
天然MMT是理想的納米材料，MMT的硅酸鋁層為可交換的陽(yáng)離子(Na
、及Ca2+)所分隔，而其內(nèi)層則可改性，使之由親水變?yōu)樵魉蚨?BR>讓有機(jī)聚合物插入。MMT單層厚0.96nm，橫向尺寸為200-300nm。改性M
MT（有機(jī)黏土）用為多種塑料的添加劑，可改善塑料的多種性能，如
韌性、剛性、阻隔性及熱穩(wěn)定性等。
MMT是膨潤(rùn)土的主要組分，膨潤(rùn)土在很多工業(yè)上用為增稠劑、密封
劑、粘結(jié)劑、潤(rùn)滑劑或吸附劑已有多年。膨潤(rùn)土用于鉆井和催化裂化
，促進(jìn)了石油工業(yè)的發(fā)展。地球上膨潤(rùn)土的貯藏量很豐富，全球膨潤(rùn)
土產(chǎn)量為14.1 X l06t，其中美國(guó)為4.5 X l06t。但并非所有的膨潤(rùn)土
都適宜用為塑料添加劑，因?yàn)樗芰瞎I(yè)對(duì)膨潤(rùn)土組成及純度的要求均
高于傳統(tǒng)工業(yè)（如涂料工業(yè)）。在通過(guò)離子交換反應(yīng)對(duì)黏土有機(jī)改性
前，應(yīng)正確選擇膨潤(rùn)土來(lái)源及純化工藝。傳統(tǒng)的膨潤(rùn)土精制工藝是先
用蘇打水處理粗膨潤(rùn)土，然后重力分離和水洗。此工藝的核心是用離
子交換法使天然的Ca -膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)變成Na -交換膨潤(rùn)土。此工藝可稱是
上述傳統(tǒng)蘇打工藝的一個(gè)革命。此離子交換過(guò)程不往黏土系統(tǒng)中引入
任何電解質(zhì)。Na -交換膨潤(rùn)土可進(jìn)一步通過(guò)重力法（如離心）純化。
x射線衍射已廣泛用于研究黏土的結(jié)晶及形態(tài)。為膨潤(rùn)土的典型X
射線衍射圖，膨潤(rùn)土的主要組成也示于圖中，包括MMT、高嶺土、石灰
石、石英及無(wú)定形二氧化硅。因?yàn)镹a、—改性MMT能水化或溶脹，所以
不溶脹物質(zhì)可借離心除去。膨潤(rùn)土純化所得MMT的x射線衍射圖，其中
的主要非MMT組分已經(jīng)除去。值得注意的是，某些無(wú)定形二氧化硅由于
具有很精細(xì)的性能，因而難于用重力過(guò)程除去。而且，膨潤(rùn)土中無(wú)定
形二氧化硅的含量也很難測(cè)定。因此，如膨潤(rùn)土中有可見的無(wú)定形二
氧化硅的衍射峰，則不能用為制備塑料工業(yè)用MMT的原材料。
有機(jī)改性是使MMT由親水變?yōu)樵魉年P(guān)鍵一步,離子交換反應(yīng)宜于
介質(zhì)（水或水與有機(jī)溶劑的混合物）中進(jìn)行。二甲基二脫氫牛脂基氯
化銨( DMDHT)是一種普遍應(yīng)用的表面改性劑。DMDHT與帶負(fù)電荷的黏土
表面形成的離子鍵很強(qiáng)。通過(guò)DMDHT的交換反應(yīng)取代Na幾乎是1:1當(dāng)量
的。表面改性后，黏土的內(nèi)層成為憎水，大量的有機(jī)物質(zhì)能被吸附于
該處。有趣的是，未交換的DMDHT氯化物也能以離子對(duì)的形式被吸附于
黏土內(nèi)層。因此，必須限制有機(jī)改性劑的用量，即采用最少的需用量
。
