纳米蒙脱土的介绍资料

纳米蒙脱土的介绍资料本成果是利用化学方法，将价廉的蒙脱土矿制成一种新型的无机纳米材料，成本比现有纳米材料低十倍以上，是目前最价廉的纳米材料。行业界权威称：纳米蒙脱土的发现和应用将是纳米材料研究史上的一个重要的里程碑。本成果已申请了国家发明专利。国外仅有美国和日本刚刚形成产业，国内目前尚未有工业化生产。

纳米蒙脱土主要用于与现有聚合物复合，制造纳米塑料、纳米橡胶、纳米纤维以及纳米涂料、纳米粘合剂等。加入很少量（3－5wt.％）就可使聚合物材料的强度、耐热性、模量、气体阻隔性、耐磨性、阻燃性能等大幅度提高，尤其是耐热性和阻隔性可成倍提高。利用这些特性，可以制备纳米塑料、纳米橡胶、纳米纤维，甚至可以做成纳米涂料、纳米粘合剂等等。例如，利用其超常的气体阻隔性能和很高的远红外反射系数，可制造纳米塑料用于食品包装膜或包鲜膜、饮料瓶、啤酒瓶、汽车油箱、农药包装容器。利用其高的耐热、高模高强、质轻等性能，可将普通的塑料制成高性能工程塑料，用于汽车、家电、电子、甚至航空等。可替代传统的碳黑及其它填料制备纳米橡胶，不仅可大幅度提高橡胶的强度、耐磨、阻隔等性能，还可大大减少或根除污染。应用范围

无市场前景

由于纳米蒙脱土丰富的资源、便宜的价格和广泛的用途，再加上超常的性能，市场前景非常广阔。预计国内近年内很快就有数万吨的需求量。蒙脱石是自然界最易获得的层状铝（镁）硅酸盐粘土矿物，其2∶1型单元结构层厚为1纳米的天然的一维结构无机纳米材料与大分子的有机聚合物有很强的亲和力。其独特形态是其他二维、三维无机纳米材料所没有的，是当今有实用价值的纳米材料。创造性地确立了一套对中、低蒙脱石含量，中等层电荷蒙脱石（膨润土）的加工设备，并对定型机械设备组合经过自身改造之后，选用本地钙基膨润土为原料，通过采取一系列独特工艺，生产出低成本、高质量产品。经浙江大学、美国南方粘土公司（SCP）、德国南方化学公司（SUD）检测，蒙脱石含量达98.5％，平均晶片行厚度小于20纳米。产品经国内大型石化企业在尼龙6中应用证明，纳米蒙脱土在尼龙6中原位聚合，插层充分，提高了产品的阻隔性和透明度。纳米蒙脱土用途广，如冰箱保鲜袋，添加纳米蒙脱土后阻隔性提高，食品保鲜时间更长。产品外观颜色光泽好，呈米白色，国外均为淡黄色。4.蒙脱石含量、平均晶片厚度均可与国外产品相媲美。纳米蒙脱土材料因为其层间距为纳米级，因与大分子的有机聚合物有很强的亲和力而得到较多的使用。丰虹公司基于本地资源，开发制备出了高质量的产品，可为国内其它富含蒙脱土地区提供参考。NANOLINDK系列纳米蒙脱土系蒙皂石粘土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石含量大于95%，具有良好的分散性能，可以广泛应用于高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。产品经过国家鉴定，企业通过ISO9001国际质量体系认证。

一般化学、物理性能

组成蒙脱石有机衍生物表观密度0.45克/立方厘米

颜色米白色—浅白色平均晶片厚度小于25nm

外观细粉体含湿量小于3%

密度1.8克/立方厘米

产品牌号NANNOLINDK1NANOLINDK2NANOLINDK3NANOLINDK4NANOLINDK5

蒙脱石含量%95-9895-9895-9895-9895-98

平均粒径nm25X100025X100025X100025X100025X1000

Xrayd001nm(min)2.12.32.53.51.5

产品应用选择

纳米粘土适应的聚合物加入方法

NanolinDK1PAPEPPPSPVCPVDCABSBS双螺杆熔融挤出。

NanolinDK2PETPBT原位聚合，双螺杆熔融挤出。

NanolinDK3PVCPSPVDC双螺杆熔融挤出。

NanolinDK4PEPPPVCPSABS双螺杆熔融挤出。

NanolinDK5PA原位聚合。纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石含量大于95%。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。产品经过国家鉴定，企业通过ISO9001国际质量体系认证。一般化学、物理性能

组成：蒙脱石有机衍生物

蒙脱石含量：96-98%颜色：米白色粉体

径/厚比：200干粉粒度：99.9%通过200目叠层厚度：小于25nm表观密度：0.25-0.35g/立方厘米含湿量：小于3%X射线衍射特征：产品牌号DK1DK2DK3DK4DK5DK1NX-rayd001nm2.12.42.83.81.52.1

表面亲水性：

DK5>DK2>DK1N>DK3>DK1>DK4什么是蒙托土，它的理化特性，作用？层状硅酸盐主要来源于天然蒙脱土，故又称聚合物／粘土纳米复合材料。

纳米塑料中用作纳米无机相材料的蒙脱土（MMT），是我国丰产的一类天然粘土矿物，是一种层状硅酸盐。其结构片层是纳米尺度的，包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间加含一个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，结合极为牢固。整个结构片层厚约1NM，长宽约100NM，由于铝氧八面体亚层中的部分铝原子被低价原子取代，片层带有负电荷，过剩的负电荷靠游离于层间的NA＋、CA2＋和MG2＋等阳离子平衡，因此容易与烷基季胺盐或其他有机阳离子进行离子交换反应生成有机化蒙脱土，有机化蒙脱土成亲油性，并且层间的距离增大，因此有机蒙脱土能进一步与单体或聚合物熔体反应，在单体聚合或聚合物熔体混合的过程中剥离为纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基体中，从而形成纳米塑料。这种插层复合技术是基于在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的高昂设备投资，工艺简单，操作方便，环境友好，特别适合于聚合物改性，容易实现工业化生产。

/html/xxnews/20063/2006318130653.html

蒙脱土(无机高分子类增稠剂)简介

蒙脱土----最有商业用途的无机高分子类增稠剂

无机高分子类增稠剂一般具有三层的层状结构或-个扩张的格子结构，最有商业用途的两类是蒙脱土和水辉石。其增稠机理是无机高分子在水中分散时，其中的金属离子从晶片往外扩散，随着水合作用的进行，它发生溶胀，到最后片晶完全分离，其结果形成阴离子层状结构片晶和金属离子的透明胶体悬浮液。在这种情况下，片晶带有表面负电荷，它的边角由于出现晶格断裂面而带有少量的正电荷。在稀溶液中，其表面的负电荷比边角的正电荷大，粒子之间发生相互排斥，故不会产生增稠作用。随着电解质的加入和浓度增加，溶液中离子浓度的增加，片晶表面电荷减少。这时，主要的相互作用由片晶间的排斥力转变为片晶表面的负电荷与边角正电荷之间的吸引力，平行的片晶相互垂直地交联在一起形成所谓“纸盒式间格”的结构，引起溶胀产生胶凝从而达到增稠的效果。离子浓度进一步加大又会破坏结构发生絮凝导致降低稠度。这类增稠剂主要用于牙膏、香波、护发素、膏霜、乳液和止汗剂等的增稠。稠度一般随着浓度的增加而迅速增大随后趋于平缓，流变形态为触变性。除具增稠性能外，在体系中还有稳定乳液、悬浮作用。其改性物主要是季铵盐化，改性后具有亲油性，可用于含油量多的体系。

什么是蒙托土，它的理化特性，作用？提问者：henrylkf-试用期一级层状硅酸盐主要来源于天然蒙脱土，故又称聚合物／粘土纳米复合材料。纳米塑料中用作纳米无机相材料的蒙脱土（MMT），是我国丰产的一类天然粘土矿物，是一种层状硅酸盐。其结构片层是纳米尺度的，包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间加含一个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，结合极为牢固。整个结构片层厚约1NM，长宽约100NM，由于铝氧八面体亚层中的部分铝原子被低价原子取代，片层带有负电荷，过剩的负电荷靠游离于层间的NA＋、CA2＋和MG2＋等阳离子平衡，因此容易与烷基季胺盐或其他有机阳离子进行离子交换反应生成有机化蒙脱土，有机化蒙脱土成亲油性，并且层间的距离增大，因此有机蒙脱土能进一步与单体或聚合物熔体反应，在单体聚合或聚合物熔体混合的过程中剥离为纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基体中，从而形成纳米塑料。这种插层复合技术是基于在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的高昂设备投资，工艺简单，操作方便，环境友好，特别适合于聚合物改性，容易实现工业化生产。

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蒙脱土(无机高分子类增稠剂)简介

蒙脱土----最有商业用途的无机高分子类增稠剂

无机高分子类增稠剂一般具有三层的层状结构或-个扩张的格子结构，最有商业用途的两类是蒙脱土和水辉石。其增稠机理是无机高分子在水中分散时，其中的金属离子从晶片往外扩散，随着水合作用的进行，它发生溶胀，到最后片晶完全分离，其结果形成阴离子层状结构片晶和金属离子的透明胶体悬浮液。在这种情况下，片晶带有表面负电荷，它的边角由于出现晶格断裂面而带有少量的正电荷。在稀溶液中，其表面的负电荷比边角的正电荷大，粒子之间发生相互排斥，故不会产生增稠作用。随着电解质的加入和浓度增加，溶液中离子浓度的增加，片晶表面电荷减少。这时，主要的相互作用由片晶间的排斥力转变为片晶表面的负电荷与边角正电荷之间的吸引力，平行的片晶相互垂直地交联在一起形成所谓“纸盒式间格”的结构，引起溶胀产生胶凝从而达到增稠的效果。离子浓度进一步加大又会破坏结构发生絮凝导致降低稠度。这类增稠剂主要用于牙膏、香波、护发素、膏霜、乳液和止汗剂等的增稠。稠度一般随着浓度的增加而迅速增大随后趋于平缓，流变形态为触变性。除具增稠性能外，在体系中还有稳定乳液、悬浮作用。其改性物主要是季铵盐化，改性后具有亲油性，可用于含油量多的体系。

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环氧树脂-纳米有机蒙脱土纳米复合材料机械物理性能

产品应用选择产品牌号适应的聚合物改性方法DKIPE、PP、PVC熔融挤出DK2PET、PBT、UP、UF、PC、EP、EPDM、EPR原位聚合熔融挤出DK3EPDM、PS、ABS、SBS、PVC熔融挤出DK4PE、PP、EVA、PS、TPO、TPE熔融挤出DK5PA原位聚合熔融挤出DK1NPP、PE、EP、PU、UP、PF熔融挤出原位聚合本发明涉及一种纳米蒙脱土水相插层的制备方法,包括:将纳米蒙脱土在水中高速搅拌,超声,形成稳定的悬浮体系后静置水化;然后在50～85℃下搅拌,加入插层剂的水溶液,高速搅拌,再超声;加入水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇,在50～85℃下搅拌;离心,冷冻干燥,得到疏松装的层间距大于1.9纳米的蒙脱土｡本发明提供的方法是在水相中,使用水溶性高分子表面活性剂——聚乙烯醇(PVA)对蒙脱土进行插层的新方法｡该方法摈弃了现有技术中使用的DMF（N，N－二甲基甲酰胺（DMF））够直接得到疏松的粉末,从而改善了产品的储存性能,以及再次使用时的分散性能,便于批量生产､储存和运输;而且本发明的方法更为简单,成本也进一步降低｡聚合物/蒙脱土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料。由于蒙脱石具有独特的层状一维纳米结构特性，形态特性，层间具有可设计的反应性，超大的比表面积（750m2/g）和高达200以上的径/厚比。这种纳米结构和形态特性不同于其他二维、三维无机纳米粒子，从而赋予聚合物/蒙脱石复合材料以一些优异的机械性能，热性能，功能性能和其他的物理性能。已有的实践结果表明聚合物/蒙脱石纳米复合材料，机械性能明显提高，例如拉伸强度，弯曲强度提高20-50%，模量提高1-2倍；摩擦系数，耐磨性提高1倍。热变形温度，结晶聚合物（如PA）提高80-90℃，非结晶聚合物提高10-30℃；热膨胀系数减少约40%，材料的吸湿速度降低50%，尺寸稳定性提高提高2-5倍；水蒸气、O2、CO2紫外光透过率降低到1/2至1/5；热释放速度明显延缓，阻燃性显著提高，熔融流动性增加，成型收缩率降低，加工性能改善；复合材料的比重与单一聚合物相近，比常规无机填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物/蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料，高强度轻量化工程材料，高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。DK系列聚合物级纳米蒙脱石选用白色，电荷密度适中的蒙脱石矿物，经多级提纯、剥片，制得高纯度大径厚比蒙脱石，选用多种扩层剂充分有机化改性，以适应不同极性，不同结构的聚合物改性。例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、环氧树脂等热塑性、热固性聚合物和丁腈胶、三元乙丙胶等弹性体聚合物材料改性。产品优点产品应用选择：产品牌号适应的聚合物改性方法DK1DK2DK3DK4DK5DK1NPE、PP、PVCPET、PBT、UP、UF、PC、EP、EPDM、EPREPDM、PS、ABS、SBS、PVCPE、PP、EVA、PS、TPO、TPEPAPP、PE、EP、PU、UP、PF熔融挤出原位聚合，熔融挤出熔融挤出熔融挤出原位聚合，熔融挤出熔融挤出，原位聚合欢迎来电、来函免费索取样品试用蒙脱土是一种层状硅酸盐，通过特别的方法对蒙脱土进行处理，可制成“纳米蒙脱土”，其与聚合物的作用，最终蒙脱土以纳米片层的形式，分散在聚合物基体中，形成聚合物纳米复方材料。由阜新橡胶有限责任公司和华南理工大学合作开发的高性能聚合物/蒙脱土纳米复方材料：纳米塑料纳米橡胶和纳米纤维，是一种全新的高技术新材料，它广泛应用于电子、运输、建材和家用电器等领域，耐热性、气体阻隔性、耐磨性、阻燃性能比原材料大幅度提高。▲市场预测

目前纳米蒙脱土合成树脂、合成纤维和合成橡胶分别为7％、25％和4％，合成树脂的年增长率约在6％以上。根据今后10年中国石油化工市场发展趋势预测报告，预计2005年和2010年合成树脂需求约112万吨和142万吨。另外，公司每年生产混炼胶6000吨，消耗大量的白炭黑和炭黑，如能以聚合物/蒙脱土复合材料替代白炭黑和炭黑，既可提高橡胶产品质量，降低成本，且可减少炭黑带来的环境污染。纳米膨润土(蒙脱土)在橡胶中的应用纳米复合材料是指粉体分散相至少一维尺寸介于1nm～100nm之复合材料。除了

球状粒径小之粉体外，高长径比(Aspectratio)之层状补强结构更受到全世界高分子工业瞩目，层状材料经剥离分散后可充份发挥分子层级之结构特性。蒙脱土(Montmorillonite)是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土族矿物共发现11个，他们是滑间皂土、贝得土、锂皂土、蒙脱土、钠脱土、皂土、锌皂土、斯皂土、锂蒙脱土、铬蒙脱土和铜蒙脱土等，但从内部结构来讲可分为蒙脱土亚族（二八面体）与皂土亚族（三八面体）。蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一，但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大，这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度已接近纳米级，是天然纳米材料。纳米级蒙脱土自然界很难找到这样的原矿，需要提纯获得。制备纳米级蒙脱土的膨润土，应是蒙脱石含量>95%。纳米级有机膨润土蒙脱土，要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。

纳米级有机膨润土在橡胶中应用主要用于橡胶制品的纳米改性，改善其气密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性。通过加入少量（如3％－5％）的纳米蒙脱土，可以使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，有的性能可提高数倍，可替代目前的白碳黑，甚至彻底取代传统的碳黑及其它填料，大大减少或根除污染。将是二十一世纪橡胶工业的一场革命。聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料、三元乙丙橡胶／蒙脱土纳米复合材料都得到很好的研究。纳米复合物不仅比传统添加剂重量轻，而且主要改善了在硬度、阻燃、阻气方面的性能。

株洲时代新材料科技股份有限公司对所承担的轨道交通减震用高性能复合弹性结构材料的研究项目，进行了橡胶／蒙脱土纳米复合技术和炭黑、白炭黑表面接枝

技术的研究，使硫化天然橡胶的力学性能达到拉伸强度＞30Mpa。聚氨酯／纳米蒙脱土制备的体育运动场地铺装材料得到很好的研究。纳米级有机膨润土还可以制成纳米级有机膨润土-聚合物浓缩母料（改质而容易分散之商品）用于橡胶及弹性体制品中，可加速纳米热塑性弹性体之开发。目前，尼龙6／纳米蒙脱土复合材料、PP／纳米蒙脱土复合材料、PET／纳米蒙脱土复合材料已成熟，尼龙6／纳米蒙脱土复合材料、PP／纳米蒙脱土复合材料、PET／纳米蒙脱土复合材料与弹性体混合分散后，可以得到热塑性弹性体复合材料，继续衍生发展橡塑共混产品，取代部分传统热塑性弹性体材料。聚烯烃热塑性弹性体（TPO）具有优良的弹性体特性及方便的加工性能，使它作为传统需硫化橡胶之竞争换代品。这种TPO纳米复合材料具有高模数与轻量化(减轻约7~21%外观配件之重量)，也因为填充矿物量低于5%，所以兼具低温韧性，故适合于汽车应用上取代目前所用之较昂贵的工程塑料，在加工方面因为有较宽广的加工温度区间，所以可以缩短成型时间且成型压力较低，外观缺陷较少。目前已经有多种规格商品广泛应用于汽车、电线电缆、建筑、家电、医疗器材等领域。特别用于汽车外装配件、保险杆与仪表板，其加工性如涂装性、模内涂色性、涂料接着性与涂装耐久性等，均与未填充矿物者性能相近似。。热塑性聚烯烃弹性体（TPO）是由橡胶(rubber)和聚烯烃(Polyolefin)构成，其橡胶成分常为乙烯丙烯橡胶（EPDM）或丁腈橡胶（NBR）或丁基橡胶（IIR）；聚烯烃成分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）塑料。目前用得最多的是EPDM与PP之复合材料。

美国AMCOLInternationalCorporation的全资子公司―Nanocor公司就生产纳米蒙脱土-聚合物母胶(masterbatches)等产品，与橡胶或弹性体复合后成为纳米黏土复合热塑性弹性体。目前Nanocor公司也已经与PolyOneCorporation缔结策略联盟，由PolyOneCorporation供应浓缩母料商品给厂商自行研发Polyolefins或TPO、TPU或SEBS或EVA等产品添加使用。事实上还有其它各种热塑性弹性体可待开发。

目前无论纳米蒙脱土、纳米蒙脱土塑料或纳米蒙脱土-聚合物母胶(masterbatches)均已经有许多成功商品化产品，因此可利用这些新兴产品，结合橡胶或弹性体材料特性，来发展纳米热塑性弹性体，这对于国内橡胶产业来说，也是快速切入纳米科技应用的重要机会之一。聚合物/蒙脱土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料。由于蒙脱石具有独特的层状一维纳米结构特性，形态特性，层间具有可设计的反应性，超大的比表面积（750m2/g）

和高达200以上的径/厚比。这种纳米结构和形态特性不同于其他二维、三维无机纳米粒子，从而赋予聚合物/蒙脱石复合材料以一些优异的机械性能，热性能，功能性能和其他的物理性能。已有的实践结果表明聚合物/蒙脱石纳米复合材料，机械性能明显提高，例如拉伸强度，弯曲强度提高20-50%，模量提高1-2倍；摩擦系数，耐磨性提高1倍。热变形温度，结晶聚合物（如PA）提高80-90℃，非结晶聚合物提高10-30℃；热膨胀系数减少约40%，材料的吸湿速度降低50%，尺寸稳定性提高提高2-5倍；水蒸气、O2、CO2紫外光透过率降低到1/2至1/5；热释放速度明显延缓，阻燃性显着提高，熔融流动性增加，成型收缩率降低，加工性能改善；复合材料的比重与单一聚合物相近，比常规无机填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物/蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料，高强度轻量化工程材料，高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。DK系列聚合物级纳米蒙脱石选用白色，电荷密度适中的

蒙脱石矿物，经多级提纯、剥片，制得高纯度大径厚比蒙脱石，选用多种扩层剂充分有机化改性，以适应不同极性，不同结构的聚合物改性。例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、环氧树脂等热塑性、热固性聚合物和丁腈胶、三元乙丙胶等弹性体聚合物材料改性。有机插层蒙脱土是用优质天然膨润土经提纯、剥片、有机改性插层而成的纳米材料。是聚合物/层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料的基本原料。

蒙脱土矿物其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构，每个结构单元的尺度为1nm厚、长×宽为100nm×100nm的片层，片层间有可交换性阳离子，如Na、Ca、Mg等它们可与无机金属阳离子、有机阳离子型表面活性剂和阳离子染料等进行阳离子交换。我所有机插层蒙脱土选用烷基季铵盐做插层剂能进入蒙脱土单元片（001面）间并使蒙脱土单元片间距显著增大(从14.9Å增至30Å以上),改善层间微环境，使粘土内外表面由亲水转变为疏水，降低硅酸盐表面能，并大大提高了蒙脱土与聚合物（单体）的亲和性，以利于单体或聚合物插入粘土层间形成聚合物/层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料纳米活性蒙脱土型号:SZ22-NM膨润土高附加值产品值得大力开发利用

特别感谢本文作者

金山

膨润土具有优良的可塑性和润滑性、高度的干粘结强度、高切变和压缩强度、良好的不渗透性和低压缩性。这些特性使膨润土在铸造砂粘合剂、钻井泥浆、宠物排泄物吸附剂、铁矿石球团材料以及公共工程如防水及密封等市场上发挥作用，其用量较大。但膨润土用于这些领域的附加值不高，膨润土附加值高的产品有以下几种，值得大力开发利用。

1.无机织物柔软剂

无机织物柔软剂可用于液固体洗涤产品，可软化织物增强洗涤效果，降低生产成本。在净化剂中主要起着织物软化剂作用。它吸收溶解的杂质如离子类。同时防止织物表面结壳和渣滓的堆积。此外，还可减少沸石在织物上的沉积。无机织物柔软剂除了发挥织物软化剂作用外，还起着增稠剂的作用，可使流体介质中污物和其它颗粒保持悬浮状态。

2.陶瓷增塑剂

陶瓷增塑剂是用于陶瓷中的一种填料和塑性料，其流变和可膨胀特性使得陶瓷灰膏具有了可塑性并增加了强度，同时在膏体中使水的悬胶体稳定，同时，其干粘合性为焙烧后的最终产品提供一种高结合强度和抗弯曲的能力。陶瓷增塑剂具有以下三个作用：一是增加坯体或釉料的塑性和强度；二是具有强悬浮性和触变性；三是具有润滑作用有利于球磨。

3.牙膏研磨剂

膨润土牙膏研磨剂其流动性、保湿性好。使用该材料的牙膏膏体细腻、挺身，膏体即拉粘度为21mm，膏体灌装后剂出光泽性好；50℃连续放置3个月后，剖开膏体，色泽不变，牙膏基本粘壳，没有结粒和干咀的现象，且对铝管完全不腐蚀，膏体表面光滑细腻。与国外进口的牙膏用研磨剂（增稠剂、触变剂）—合成硅酸铝镁的指标相近。

4.颜料填料

膨润土颜料填料具有非常良好的颜料悬浮性和膜补强强作用。

5.造纸功能矿物填料

膨润土造纸功能矿物填料在浆料中起流变调整剂作用，还在碎浆机中起抗纵摇吸附剂作用，在机械中起保持剂作用。

6.医药用剂

膨润土（主要成分为蒙脱石）可广泛用于治疗急、缓性腹泻，治疗食管炎、胃炎、结肠炎、肠易激综合症。

膨润土进口药名还叫思密达（smecta）。

膨润土的强吸附性可对若干毒品有解毒作用。膨润土还是一种良好的冶癣药物。另外，用蒙脱石可制取治氟骨症药片，同时可改良高氟水，具有降氟的作用。

膨润土可制成各种粘结剂（牙齿的粘固粉、医疗牙粉、透皮制剂）、悬浮剂、吸附剂、过滤剂、乳化剂及软膏基质、载体（如膨润土对氟脲嘧啶等药物有良好的控释效果）、赋型剂、药物的吸着剂和药膏、药丸的粘结剂、净化剂、消毒剂、增稠剂、填充剂、增强剂等。

7.酒类澄清剂

酒类澄清剂用于酒的澄清，还起着颜色稳定剂作用并吸附丹宁。使用酒类澄清剂的优越性在于它可以减少乙醛及硫化氢的形成，消除所有外来的气味。

8.化妆品的底料

用于化妆品，具有去污、解毒、止庠、美容、保湿等性能。

9.淀粉改性剂

使储存稳定性及使用性能更好。

10.素食者添加剂

替代着传统的由动物转换的添加剂，如蛋白和明胶。

11.改性膨润土

改性膨润土是将膨润土用有机胺盐活化而得到的。

改性膨润土是用作轮胎、胶板等橡胶及部分塑料制品的填料，是国际上八十年代新技术，原独联体、美、英等国家广泛应用。我国改性膨润土产品经桦甸吉化轮胎厂等厂家进行试用，效果显著，不仅轮胎使用寿命延长，轮胎生产成本也大大降低，得到橡胶企业的认同和欢迎，市场潜力巨大。

12.纳米级膨润土

蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一，但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大，这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度已接近纳米级，是天然纳米材料。纳米级蒙脱土自然界很难找到这样的原矿，需要提纯获得。制备纳米级蒙脱土的膨润土，应是蒙脱石含量>95%。

13.纳米级有机膨润土

纳米级有机膨润土蒙脱土，要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。

14.白炭黑

以膨润土为主要原料生产白炭黑生产工艺新颖先进，流程合理，低能耗，原料价格低廉易得，是国家鼓励开发的国家级重点新产品。低成本，低成本的白炭黑为白炭黑用于彩色、浅色橡胶制品的补强提供了价格优势。

用膨润土制备白炭黑能耗只为沉淀法（酸中和水玻璃）的1/5，原材料消耗成本只为沉淀法的1/3，与沉淀法生产的白炭黑相比每吨成本约低1000-2000元左右。

膨润土白炭黑的质量经橡胶研究单位配方研究和橡胶厂生产应用，主要技术指标达到沉淀法白炭黑国家标准(GB10517-89)

15.白炭黑/膨润土复合填料

膨润土与白炭黑组合的白炭黑/膨润土复合填料，不仅具有着白炭黑、膨润土各自功能性，而且有良好的协同效应，可拓宽彩色、浅色化橡胶制品填料的领域。

16.纳米级有机膨润土--聚合物母料

用纳米级有机膨润土和聚烯烃等聚合物可以制成纳米级有机膨润土--聚合物母料（改质而容易分散之共混物），纳米级有机膨润土--聚合物母料与橡胶或弹性体复合后就可以制备纳米黏土复合热塑性弹性体，可加速纳米热塑性弹性体之开发。

美国AMCOLInternationalCorporation的全资子公司―Nanocor公司就有纳米蒙脱土--聚合物母料(masterbatches)产品。防水涂料的研究现状和发展趋势建筑防水材料是建筑材料的一个重要组成部分,属于功能性材料,建筑物和构筑物之所以要采用防水材料其主要目的是为了防潮、防渗、防漏。我国在建筑工程防水材料方面的投入每年呈递增趋势。2003年,在工程总造价中防水工程造价达到15%以上,特别是地下室的防水造价比例已达工程总造价的25%～30%。我国建筑防水涂料年使用量占防水材料总量的10%左右,有的地区(例如厦门防水涂料使用量)占防水材料总量的50%左右。虽然在防水工程方面的投入很大,但防水效果不理想,新建工程当年渗漏率都在10%左右,国家每年用于防水方面的维修费将近20亿元。建筑防水效果的好坏,关键在于防水材料是否具有良好的性能。近年来,我国防水材料的研究取得了很大进步,先后开发了油膏类、卷材类、溶剂型黏稠液、水基型乳液和粉剂型防水材料,并得到了广泛的应用。

1防水涂料的概念及分类

1.1防水涂料的概念

建筑防水涂料。(简称防水涂料)是一种建筑防水材料。将涂料单独或与胎体增强材料复合,分层涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面,即可在常温条件下形成一个连续无缝整体且具有一定厚度的涂膜防水层,从而能满足工业与民用建筑的屋面、地下室、卫生间和外墙等部位防水抗渗要求。防水涂料一般是由沥青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子与水泥或以无机复合材料等为主要成膜物质,掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成的溶剂型、水乳型或反应型的,在常温下无固定形状的黏稠状液态或可液化的固体粉末状态的含高分子合成材料的复合材料。

1.2防水涂料的分类

1.2.1按照涂料的基料和分散介质分类

防水涂料按其成膜物可分为沥青类、高聚物改性沥青(亦称橡胶沥青类)、合成高分子类(又可再分为合成树脂类、合成橡胶类)、无机类、聚合物水泥类等5大类。按其状态与形式,大致可分为溶剂型、反应型、乳液型3大类。

(1)溶剂型防水涂料

溶剂型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以溶解于(以分子状态存在于)有机溶剂中所形成的溶液为基料,加入颜填料、助剂制备而成的。它是依靠溶剂的挥发或涂料组分间化学反应成膜的,因此施工基本上不受气温影响,可在较低温度下施工。涂膜结构紧密、强度高、弹性好;防水性能优于水乳型防水涂料。但在施工和使用中,有大量的易燃、易爆、有毒的有机溶剂逸出,对人体和环境有较大的危害,因此近年来应用逐步受到限制。溶剂型防水涂料的主要品种有溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料、溶剂型氯丁橡胶防水涂料、溶剂型氯磺化聚乙烯防水涂料等。

(2)反应型防水涂料

反应型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以预聚物液态形式存在。反应型防水涂料是通过液态的高分子预聚物与相应的物质发生化学反应成膜的一类涂料。反应型防水涂料通常也属于溶剂型防水涂料范畴,但由于成膜过程具有特殊性,因此单独列为一类。反应型防水涂料通常为双组分包装,其中一个组分为主要成膜物质,另一组分一般为交联剂。施工时将两种组分混合后即可涂刷。在成膜过程中,成膜物质与固化剂发生反应而交联成膜。反应型防水涂料几乎不含溶剂,其涂膜的耐水性、弹性和耐老化性通常都较好,防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。反应型防水涂料的主要品种有聚氨酯防水涂料与环氧树脂防水涂料两大类。其中环氧树脂防水涂料的防水性能良好,但涂膜较脆,用羧基丁腈橡胶改性后韧性增加,但价格较贵且耐老化性能不如聚氨酯防水涂料。反应型聚氨酯防水涂料的综合性能良好,是目前我国防水涂料中最佳的品种之一。

(3)乳液型防水涂料

乳液型防水涂料为单组分水乳型防水涂料。涂料涂刷在建筑物上以后,随着水分的挥发而成膜。乳液型防水涂料其主要成膜物质高分子材料是以极微小的颗粒稳定悬浮在水中而成为乳液状涂料的。该类涂料施工工艺简单方便,成膜过程靠水分挥发和乳液颗粒融合完成,无有机溶剂逸出,不污染环境,不燃烧,施工安全,其价格也较便宜,防水性能基本上能满足建筑工程的需要,是防水涂料发展的方向。乳液型防水涂料的品种繁多,主要有:①水乳型阳离子氯丁橡胶沥青防水涂料;②水乳型再生橡胶沥青防水涂料;③聚丙烯酸酯乳液防水涂料;④EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)乳液防水涂料;⑤水乳型聚氨酯防水涂料;⑥有机硅改性聚丙烯酯乳液防水涂料等。

1.2.2按照涂料的组分不同进行分类

根据防水涂料的组分不同,一般可分为单组分防水涂料和双组分防水涂料2类。单组分防水涂料按液态不同,一般有溶剂型、水乳型2种。双组分防水涂料则以反应型为主。

1.2.3按使用部位分类

建筑防水涂料按其在建筑物上的使用部位不同,可分为屋面防水涂料、立面防水涂料、地下工程防水涂料等几类。

2防水涂料的防水机理

防水涂料品种繁多,但其防水机理可分为2类,其一是涂膜型,其二是疏水型。

2.1涂膜型防水涂料的防水机理

涂膜型防水涂料是通过形成完整的涂膜来阻挡水的透过或水分子的渗透来进行防水的。许多高分子涂膜的分子与分子之间总是有一些间隙的,其宽度约为几个纳米,按理说单个水分子是完全能够通过的,但自然界的水通常处于缔合状态,几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个很大的分子团,因此实际上是很难通过高分子间隙的,这就是防水涂料涂膜具有防水功能的主要原因。

2.2疏水型防水涂料的防水机理

由于有些聚合物分子上含有亲水基团,故聚合物所形成的完整连续的涂膜并不能保证所有的聚合物涂膜均具有良好的防水性能。如果聚合物本身具有疏水特性,使水分子与涂膜之间根本不相容,则就可以从根本上解决水分子的透过问题,聚硅氧烷防水涂料就是根据此原理设计的。

3防水涂料的研究现状

3.1国际研究现状

采用防水涂料来防止建筑物的渗水和漏水是20世纪50年代末就已开始使用的一种防水方法。

20世纪60年代,欧、美、日等国家或地区发展起来一种新型高分子的防水涂料——聚氨酯防水涂料。其中美国最早使用聚氨酯涂膜防水,后来又推广到加拿大、中东以及东南亚各国。日本1964年从美国杜邦公司引进聚氨酯防水涂料专利技术,发展迅速,平均每年增长率为13.5%。日本在1969年颁布了聚氨酯防水涂料的工业标准,目前日本每年用量高达3万t左右。

目前,美、德、法、日等工业发达国家的防水涂料在整个建筑防水材料中都占有相当的份额。他们在积极发展高聚物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料的同时,又开发了无机渗透结晶型的粉状防水涂料等品种,而且正向着环保型防水涂料方向发展。Jasperson等开发出了丙烯酸聚合物与乙烯基聚合物水乳型防水涂料,其中该乳液至少含有40%的丙烯酸和乙烯基聚合物,二氧化钛的体积浓度不超过10%。该防水涂料主要用于屋面和外墙的防水,涂膜具有很高的弹性,该防水涂料是一种耐久性防水涂料,一般至少可以使用10年。Meddaugh等研制出了水乳型有机硅防水涂料,其中有机硅乳液主要是由阴离子表面活性剂稳定的羟基封端的聚二有机硅氧烷(100份)、无定型二氧化硅(1份)、有机锡盐等组成。乳液的pH值>9,固含量>35%。该有机硅防水涂料在涂膜干燥后,能够提供弹性涂膜,该弹性涂膜粘附在砌筑墙的表面,能够提供很大的力以抵抗来自外表面任何水的压力,防水效果良好。Rodgers等开发的聚合物水泥型防水涂料主要用于混凝土的防水。其中水泥的含量为5.0%～8.0%、200目的碳酸钙含量为20%～50%、聚醋酸乙烯的含量为0.5%～6%、50目的碳酸钙与30%～60%醋酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液相混合,剩余部分为水。该防水涂料具有很好的阻燃性、隔热性以及耐化学腐蚀性。Kyminas等制造出了坚固耐用的屋面防水涂料,主要用于长期受风雨侵蚀屋面的防水。基料为含有石油沥青、改性沥青和泡沫塑料、丙烯酸聚合物的水乳型分散体,颜填料为二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅、云母、高岭土,颜料的平均粒径小于200μm,颜料在分散体系中的体积浓度>20%。该防水涂料的涂膜与基层的附着力强、阻燃性好、能够反射大量的太阳光和热,因此延缓了顶板的热老化,并降低了室内温度。Roberts等研制的墙面防水涂料是通过对含有4～6个碳原子的脂肪族烯烃或脂肪族二烯烃进行聚合而得的烃类树脂与弹性共聚物(由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯共聚)为基料,溶剂为混合溶剂(含有约80%～95%的脂肪烃,5%～20%的芳香烃,其中脂肪烃中含有至少1%的正庚烷)。该防水涂料的配方为:苯乙烯、异戊二烯共聚橡胶22份,烃类树脂25份,绿色颜料1份,乳酸20份,庚烷30份,Shellflex2份。该防水涂料具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗拉强度高、延伸率高等优点,主要用于地下室的防水。施工时,主要采用高压无空气喷涂。近年来,美国亨瑞公司在过去开发和应用乳液沥青防水涂料的基础上,又成功开发了一种以改性的优质氧化沥青为主要原料,掺入适量的化学助剂、填充剂、石油溶剂和乳化剂等,经过特殊的加工工艺,制成了一种高固含量(73%以上),能在潮湿基层或雨中进行施工,并容易涂抹的厚质防水涂料。由于这种涂料既有疏水功能,又有一定的亲水性,即具有“两性功能,故可在下雨时,对屋面进行防水堵漏的施工作业,能发挥救急的作用,很受用户欢迎。美国创高公司生产的一种不含挥发性有机溶剂的单组分聚氨酯防水涂料——创高60,该涂料可根据设计要求,采用能够控制涂膜厚度的锯齿形特制刮板直接涂刷在基层表面,经吸收空气中的水分固化形成足够厚度的涂膜防水层。来自美国的最新专利产品阻热防水涂料,当它在金属物体上使用时,极具柔性和封闭性,能堵漏、隔热、防锈;用于沥青屋面作防水涂料时,可反射90%的太阳能,能够防止沥青降解,延长防水寿命;用于刚性防水屋面时,因其具有极佳的粘附性和延伸性,能够封闭因混凝土膨胀造成的细裂纹和缝隙,从而防止水分渗透。美国和法国的铝粉乳液屋面反射涂料和白色聚丙烯酸酯屋面反射涂料的用量也很多,它本身既具有防水功能,又能对原有防水层起到保护作用,并能反射紫外线和太阳光,不但可以降低顶层房屋的室内温度,节省空调费用,而且可以延长防水层的使用年限,目前已成为房屋建筑业主乐意选用的功能型防水涂料之一。

3.2我国研究现状

我国防水涂料的开发和应用始于20世纪60年代,当时多以石油沥青或各种废旧材料(如废胶粉等)和化工厂的下脚料(如苯乙烯焦油等)为主要原料,加工制成乳化沥青防水涂料或废胶粉改性沥青防水涂料和苯乙烯焦油防水涂料等。由于这些防水涂料的质量不够稳定,施工方法不规范、涂膜厚薄不均匀、防水层使用年限较短等原因,故未能在新建的防水工程中大面积推广应用。20世纪70年代,北京建筑工程研究院开始研制聚氨酯防水涂料,该类涂料发展非常迅速,每年以18%的速度增长,1994年产量为1万t,其中主要是煤焦油作活性填料的聚氨酯防水涂料。据调查,1999年聚氨酯防水涂料销量中,焦油型约占66%,非焦油型占34%。焦油型防水涂料在防水涂料中占有举足轻重的地位。但煤焦油是一种复杂的混合物,它含有蒽、菲、咔唑、吡啶等数百种组分,众多的挥发组分严重污染环境和危害人体健康。因此,近年来北京和上海等城市已相继发文禁止使用焦油聚氨酯防水涂料。在此背景下,1998年建设部将非焦油型聚氨酯防水涂料列为全国住宅推荐产品13种防水涂料之一,从而极大地推动了聚氨酯防水涂料在我国的推广应用和健康发展。上海汇丽化学建材厂、天津大学化工实验厂、苏州非金属矿业研究院防水材料研究所等单位生产双组分聚醚型聚氨酯防水涂料[13]。山西省建筑科学研究院成功研制出环保型水性沥青聚氨酯防水涂料。北京三原建筑粘合材料厂成功研制出无溶剂聚氨酯防水涂料,该产品固含量高,摒弃了煤焦油成分,是焦油型聚氨酯防水涂料的理想替代产品之一。上海复旦大学材料科学系研制的丙烯酸酯防水涂料于1991年应用于深圳火车新客站篷面的防水工程,1992年应用于复旦大学微分析中心楼的屋面上,1994年以后陆续应用于复旦大学材料二楼、李达三楼、新化学楼、上海长兴岛特技城锥形体屋面、北京中国长城电脑大厦、上海华富大厦、上海筛网厂新办公楼、上海浦东西门子公司等建筑的屋面防水工程上。武汉现代工业技术研究院成功研制开发了一种新型水泥基防水涂料——WGB长效复合彩色防水涂料,并通过了武汉市科委组织的专家会议鉴定。WGB长效复合彩色防水涂料是由一种硅丙树脂与VAE乳液经特殊工艺复合而成的新型防水涂料。兼有VAE防水涂料的高耐渗性和丙烯酸乳液的耐候性、耐久性和有机硅防水剂的强基体渗透性等各种防水材料的优点。具有高弹性、高抗拉强度,与基层结合牢固,并能克服基层开裂、变形所产生的渗漏问题。可达到长期防水效果。试验表明,有效防水期可长达30年。同时该涂料为水性涂料,无毒、无污染,可调制成各种颜色,能起到美化环境的作用,是一种绿色环保产品。该涂料还具有应用面广、施工方便、综合成本低的优势,适用于屋面、卫生间、地下室、内外墙、水池、桥涵、水下、地下建筑物的防水;可刷涂、滚涂、刮涂,也可掺加到水泥中制成防水水泥砂浆;综合成本相当于沥青基防水材料。不仅有效地解决了建筑物防水问题,还解决了现有的一些高分子防水材料成本过高、施工难度大、推广应用困难等问题。2003年2月成都健生化工有限公司研制生产出高性能新型绿色环保丙烯酸酯防水涂料,据悉,该产品已获得国家建设部和四川省建设厅的批准,目前已经正式批量生产,全面投放市场。该产品无毒、无味,具有优异的耐老化性、粘附性、耐冷热、耐碱性、耐低温性等特点,各项技术指标均达到了国家的相关标准,它能够广泛应用于新旧建筑地下室、屋面及墙体、厨卫间、仓库、游泳池等场所的防水和防潮。硅橡胶防水涂料是治金部建筑研究总院在国内首次研制成功的新型防水涂料。硅橡胶防水涂料可掺入无机填料及各种特殊助剂,是乳液型防水涂料。涂料吸收了涂膜防水和渗透性防水材料两者的特点,具有良好的防水、防渗透、高弹性、耐湿热性、耐候性等综合性能。因此建设部将其列为“八五”科技成果向全国建筑业推广。从20世纪70年代末开始,随着我国科学技术进步和化学建材工业的发展,防水涂料也获得了迅速发展,到目前为止,关于防水涂料的发明专利有120项之多,主要是双组分和单组分的聚氨酯防水涂料、(改性)聚丙烯酸酯防水涂料、废旧材料改性防水涂料、氯丁胶防水涂料、聚合物水泥防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料以及无机防水涂料等,形成了化学反应固化型和溶剂(包含水)挥发干燥型等性能不同、形态不一的多类型、多品种的格局。到目前为止,有一定生产规模的防水涂料生产厂共有200家左右,每年生产总量已超过15万t。主要应用于工业和民用建筑的卫生间防水,部分用于屋面、地下室和外墙等工程防水,均取得了较理想的防水效果。为此,在国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年发展规划纲要中已明确列为“适当发展防水涂料”的目标要求。

4发展趋势

4.1产品功能多样化

目前使用的绝大多数防水涂料的功能比较单一,即防水抗渗。而且施工必须在无明水的基材表面和非下雨天进行。未来的防水涂料将集防水、装饰、保温、隔热等多种功能于一体,且能在潮湿的基材上进行施工。

4.2产品对环境友好

当前的防水涂料大多为溶剂型。防水涂料中含有大量的有机挥发物,在配漆和施工过程中,大量VOC排向大气,造成污染。同时施工人员在施工过程中不可避免地会吸入部分VOC。VOC对人体的健康危害很大。它们不但对皮肤具有侵蚀作用,而且对人体中枢神经系统、造血器官、呼吸系统有刺激和破坏作用,可引起头疼、恶心、胸闷、乏力、呕吐等症状,严重时会抽搐、昏迷甚至死亡。因此,世界上主要的涂料生产国纷纷出台了限制VOC排放的法规。生产低VOC对环境友好的防水涂料已是大势所趋。通常实现低VOC的途径有3种①用水代替挥发性有机溶剂;②提高固含量;③发展粉末涂料。

4.3产品性能更加优异

由于技术、施工等方面的原因,目前的防水涂料产品性能相对较差:拉伸强度较低,延伸率较小,耐候性较差,使用寿命较短。未来的防水涂料将向着各项性能较高、对基层伸缩或开裂变形适应性较强的方向发展。

4.4发展纳米复合防水涂料

像防水涂料这样的外用涂料,对涂料的耐老化、耐洗刷、抗紫外线等性能要求很高。在涂料中加入纳米材料,可以提高涂料的耐老化、防渗漏、耐洗刷等性能,从而提高涂料的档次,延长涂膜的使用寿命。经纳米材料改性后的防水涂料产品外观显得更加饱满、匀和,涂膜光洁细腻,触感优良,防水性好,与基层的粘接力大大提高,尤其明显的是改性后的涂料抗紫外线、耐洗刷性能非常优越。武汉理工大学的余剑英[37]成功研制出一种纳米改性聚合物基屋面防水涂料,它包括作为基料的聚合物乳液,作为填料的碳酸钙、滑石粉或云母粉,其特征在于加入了作为改性剂的无机纳米粒子和钠基蒙脱土,涂料的基本配方为:聚合物乳液38.9%～65%、无机纳米粒子0.1%～5%、钠基蒙脱土1%～6%、填料30%～60%。其制造方法为:将无机纳米粒子改性剂加入基料中,在超声波作用下进行分散,然后加入钠基蒙脱土高速搅拌进行插层复合,最后加入填料再经搅拌、研磨、过滤而制得。该涂料既具有优异的力学性能和防水性能,又具优良的抗紫外线能力,能够显著延长屋面防水工程的使用寿命。

4结语

我国城市基础设施改造和住宅工程建设的迅猛发展,以及大型建筑工程的发展,为防水涂料的应用和发展提供了广阔的前景;同时防水涂料产品功能和性能的不断提高以及施工技术的机械化亦为建筑工程的防水提供了可靠的保障。5.1PP纳米蒙脱土体系

徐卫兵等研究了PP/纳米蒙脱土复合材料的力学性能.结果表明,当纳米蒙脱土含量为3%时,PP的冲击强度有大幅度提高,其中U型缺口冲击强度从3.54kJ/m2增至8.83kJ/m2;V型缺口冲击强度从25.19J/m增至46.6J/m,拉伸强度赂有下降.当纳米蒙脱土含量为7%时,PP纳米蒙脱土体系的V型缺口冲击强度略低于纯PP,U型缺口冲击强度总是优于纯PP.蒙脱土增韧PP的原理是:四大分子链进入蒙脱土片层间,使PP与蒙脱土在纳米尺度上混合,从而大幅度提高了四的韧性.

于建等对PP纳米蒙脱土复合材料进行了研究.结果表明:由于插层剂对蒙脱土有强烈的溶剂化作用,可在一定条件下以较快速度向蒙脱土中硅酸盐层片之间扩散,使层间距增大.当插层剂添加量为1%时,蒙脱土层间距从2.0nm急剧增大至3.3nm,材料的冲击强度也对应有明显提高,达到111.9J/m,约为基体强度42.4J/m的3倍.当插层剂添加量为5%时,达到157.3J/m,约为基体冲击强度的4倍.蒙脱土纳米复合材料，即层状硅酸盐纳米复合材料，是国内外研究、应用相对较为成熟的产品，基本上属于树脂改性。国外也是刚刚起步，希望引起业内人士的关注。

一般纳米复合材料的制备是首先生产出纳米级的材料，如纳米碳酸钙、氢氧化铝等，由于纳米颗粒的团聚作用，不做表面处理几乎就无法使用。从目前的情况看，尽管很多企业都宣称能够生产此类纳米材料，但可能是由于技术与成本方面的问题，应用还只有在较小的范围内。

用蒙脱土生产纳米复合材料时，蒙脱土的制备过程不是要生产尺寸上的纳米级蒙脱土，我认为这是蒙脱土纳米复合材料区别其它纳米复合材料最重要的一点，这是由于蒙脱土的片层结构决定的。生产用于纳米复合材料蒙脱土的过程是使用有机物将蒙脱土的层间距扩大，其目的一是对无机的蒙脱土进行有机化处理，使其与树脂能够更好的相容，二是为了在制备纳米复合材料过程中，采用聚合应或熔融法，将有机聚合物插入到经过有机处理、扩大的蒙脱土层间距中，使蒙脱土的层间距进一步扩大，最好的结果是层间距足够大，使得片层能够完全剥离。由于蒙脱土片层的厚度约为1纳米、长宽约为数百纳米，因此通过一定的加方法，可以生产出纳米复合材料。

目前生产出的有机蒙脱土的颗粒一般均为微米级，例如有的蒙脱土平均粒径是16-20微米。也就是说不是只有用尺寸上纳米级的材料才能生产出纳米复合材料，之所以提出这个问题，是因为经常有人会问蒙脱土的粒径是多少纳米，当了解到不是纳米级尺寸后，会觉得很失望。

由于各种聚合物的结构和极性不同，因此需要采用不同的有机物对蒙脱土进行处理，也就是说针对不同树脂，要使用不同型号的有机蒙脱土。

当前生产有机蒙脱土的技术水平，只是刚开始具备了商业化生产蒙脱土纳米复合材料的条件。这是因为目前生产有机蒙脱土，在使用双螺杆机进行加工时，还不能实现完全的剥离，只能实现部分的剥离，尽管如此，使用有机蒙脱土生产的纳米复合材料已经具有了纳米材料的特点，即在5％左右添加量时，可全面提高树脂的各项性能，如果能够实现完全的剥离，则可以进一步减少添加量。

目前只有尼龙6实现了在聚合反应生产出蒙脱土片层完全剥离的纳米复合材料，其它树脂，如聚烯烃、弹性体以及橡胶，采用双螺杆机生产纳米复合材料，由于技术的限制，只能做到插层及部分的剥离，这是意味着蒙脱土的添加量要大一些、性能的提高幅度要小。

可参考以下文章【原创】聚合物纳米复合材料发展现状

聚合物纳米复合材料发展现状宋玉春(北京燕山石化公司研究院信息中心，102501)摘要：综述了聚合物纳米复合材料的发展现状。聚合物纳米复合材料的力学性能、气体阻隔性能、阻燃性能和导电性能大幅提高，市场应用潜力巨大。但由于成本等方面的原因，其应用市场发展不尽人意。随着技术的不断发展，聚合物纳米复合材料的应用将会逐步拓广。关键词：聚合物；纳米复合材料；应用市场；发展现状

TheDevelopmentStatusofPolymerNano-compositesSONGYv-chun(ResearchInstituteofBeijingYanshanPetrochemicalCo.,Beijing102501,China)

Abstract:Thedevelopmentstatusofpolymernano-compositeswasreviewedinthisarticle.Thepropertiesofpolymernano-composites,suchasmechanicalproperty,gasbarrierproperty,flameretardancyandelectricalconductivity,weresignificantlyimproved.Themarketpotentialofpolymernano-compositesisveryhuge.Thedevelopmentofapplicationmarketofpolymernano-compositesisnotsatisfiedatthistimeastheproductcostistoohigh.Withthedevelopmentoftechnology,theapplicationofpolymernano-compositeswillbemoreandmorewidespread.

KeyWords:polymer;nano-composite;application;market;developmentstatus

与常规填料相比，纳米填料用量大幅度降低，同时可提高聚合物材料的力学性能、气体阻隔性能、阻燃性能和导电性能，因此其在塑料领域具有巨大的应用潜力。一

聚合物纳米复合材料的发展现状1.1聚合物纳米复合材料的市场应用状况聚合物纳米复合材料还处于发展阶段，但根据预测，纳米复合材料将会迅速发展，成为近10年来对塑料工业影响最大的技术。聚合物通过熔融复合或者原位聚合技术利用2%～5%的纳米填料进行增强改性，即可大幅度改善其热学-力学性能、气体阻隔性能和阻燃性能，而且可以获得比常规填料增强的聚合物材料高得多的耐热性能、尺寸稳定性能和导电性能。聚合物纳米复合材料已经在汽车和包装领域获得应用[1]。通用汽车公司最新推出的“悍马(Hummer)12”越野车的车身使用了重达3kg的纳米复合材料作为饰件、中心桥、嵌板和盒路保护。尽管目前经济效益不佳，发展速度低于预期。但是根据在美国旧金山召开的Nanocomposites2004、在美国芝加哥召开的SPEAntec2004和在比利时布鲁塞尔召开的Nanocomposites2004三大纳米复合材料技术会议总结的信息，全球对聚合物纳米复合材料的研究和开拓市场的热情极为高涨，这将推动聚合物纳米复合材料的快速发展。1.2聚合物/纳米粘土复合材料市场预测和研究公司[2]BusinessCommunications的调查报告统计2003年全球聚合物纳米复合材料市场为2450万磅，价值9080万美元，并且预测到2008年将以年均18%的速度增长，增至21110万美元。即使聚合物纳米复合材料市场发展遇到一些障碍，但BusinessCommunications预测其部分应用将以20%/年的速度增长研究与开发和商业化生产中主要的纳米填料是层状硅酸盐纳米粘土和纳米云母，其次是碳纳米管和片状石墨。其他一些纳米填料也在积极研究之中，例如合成粘土、多面体低聚半氧硅烷(POSS)和天然纳米填料(亚麻纤维和大麻纤维)。研究最广泛的、首先商业化应用的纳米填料是纳米粘土和碳纳米管。为了获得较好的分散状态和最终产品的综合性能，纳米填料都必须经过表面改性剂进行化学改性。纳米粘土和碳纳米管均能改善聚合物材料的结构性能、热学性能、气体阻隔性能和阻燃性能。碳纳米管还能增强导电性能。迄今为止，纳米粘土由于其价格低廉(2.23～5.25美元/磅)而获得最为广泛的应用，一般用于通用树脂(如聚丙烯、热塑性弹性体、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯和尼龙)改性。目前，纳米粘土主要是纳米蒙脱土。纳米蒙脱土是一种层状硅铝酸盐，单片直径为1微米，比表面积为1000∶1。生产纳米蒙脱土的两大厂商为：Nanocor公司，建有Nanomer生产线；SouthernClayProducts公司，建有Cloisite生产线。这两家公司都与树脂供应商、表面活性剂生产商以及树脂加工商、汽车制造商和包装材料生产商建立了联盟。相关企业进行的研究都申请了专利，并获得了商业成功。GerneralMotors公司已经在应用聚合物纳米复合材料方面领先一步。GerneralMotors公司首次采用纳米复合材料是用于生产2002年款的“通用游猎(GMCSafari)”和“雪佛兰星旅(ChevroletAstro)”的辅助台阶，使用纳米复合材料制备的辅助台阶比目前汽车使用的塑料材料轻20%，而且更耐用，也更有利。2004年1月，该公司推出的“雪佛兰英帕拉(ChevroletImpala)”的车身使用纳米复合材料制备，质量减轻了7%。该车型使用的纳米热塑性弹性体材料是由GerneralMotors公司与BasellNorthAmerica和SouthernClayProducts合作生产的。目前，GerneralMotors公司每年使用660000磅的纳米复合材料，这是世界上使用聚烯烃基纳米复合材料最大的应用。1.3

聚合物/碳纳米管复合材料纳米粘土可以增强聚合物，碳纳米管则赋予聚合物以导电和导热性能。碳纳米管的商业潜力受到其价格昂贵的限制。目前，碳纳米管的价格为100美元/克，制成聚合物纳米母料后价格为50美元/磅。尽管如此，从1990年代后期在美国生产的汽车几乎都使用了碳纳米管。碳纳米管较为普遍的应用是与尼龙混合用于制备汽车燃油系统以防止静电。含有碳纳米管的抗静电性聚合物还被用来保护计算机的读/写头。碳纳米管由两种结构类型：单壁和多壁。单壁碳纳米管的外径通常为1～2nm，而多壁碳纳米管的外径通常为8～12nm。碳纳米管的长度通常为10微米，长的达到100微米，比表面积至少为1000∶1。碳纳米管的拉伸强度是不锈钢的50倍(分别为100GPa和2GPa),导热性能是铜的5倍。与聚合物混合后，碳纳米管在提高聚合物导热或者导电性能方面远胜于常规填料(如碳黑和金属粉末)。美国国内碳纳米管供应商包括：HyperionCatalysis公司，生产多壁碳纳米管,商品名为“Pibril”；Zyvex公司，生产多壁和单壁毯纳米管，商品名为“Nano-Solve”。目前，这两家公司都提供碳纳米管聚合物母料，一般含有15%～20%的碳纳米管。HyperionCatalysis公司生产的多壁碳纳米管的拉伸强度是不锈钢的50倍，导热性能是铜的5倍。PyrografProducts公司推出了一种不同于碳纳米管但相似的产品——气相生长碳纳米纤维。该公司是新近从AppliedSciences公司独立出来的。据报道，该公司生产的碳纳米纤维能够与碳纳米管相竞争，也可提供导热和导电性能，并能大幅度增强聚合物的力学性能和阻燃性能。另外，碳纳米纤维的成本大为降低，为100～150美元/磅。碳纳米纤维与尼龙、聚丙烯和聚氨酯的掺混改性正在研究之中。（见下一页）Nanocor公司和两家特种树脂加工商联合商业化生产纳米复合树脂母料，用于改善材料结构和气体阻隔性能。二新型聚合物纳米复合材料NoblePolymers公司新生产出聚丙烯纳米复合材料，并代替玻璃纤维增强聚丙烯用来制备本田2004款AcuraTL高级轿车的座椅后背。玻璃纤维增强聚丙烯加工困难，外观有缺陷，易折断。而聚丙烯纳米复合材料的密度仅为0.928g/cm-3，力学性能优异、产品外观和可回收性提高。该公司报告说其生产的聚丙烯纳米复合材料还将用来制备轻型卡车的中央控制盖，以及由于质量轻和价格低，将代替20%的玻璃纤维增强聚丙烯在办公家具领域的应用。最近，PolyOne公司向市场投放了均聚聚丙烯/纳米粘土复合材料，其硬度和抗冲击性能较纯均聚聚丙烯有较大提高。该公司表示通过其专利工艺，其生产复合材料克服了以前纳米粘土分散和剥离不完全的难题，从而在综合性能上达到或超过许多工程热塑性塑料。该复合材料还具有质量轻、加工性能好、低成本，产品外表美观。PolyOne公司还提供商品名为“Nanoblend”的纳米浓缩物。纳米浓缩物的基础树脂包括均聚聚丙烯、改性聚丙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和共聚聚乙烯，其中纳米粘土的质量分数为40%左右。该公司表示用其均聚聚丙烯/纳米粘土复合材料制备托盘和货垫已接近商业化。由于该材料的尺寸可控性好，有利于自动化装配，有望替代某些工程塑料。另外，该材料还具有质量轻、回收循环时间短和优异的抗冲击性能、耐化学药品性，正被考虑用来制备一次性消费用品。同时，“Nanoblend”纳米浓缩物也被考虑用来制备汽车内部和外部的热塑性弹性体部件，主要原因是尺寸稳定性好、质量轻、硬度高但不丧失冲击强度。“Nanoblend”纳米浓缩物将被用于制备薄膜，以增强气体阻隔性、硬度、导热温度和控制添加剂(如杀虫剂和染料)的释放和迁移。在吹塑包装领域，“Nanoblend”纳米浓缩物也被考虑用来提高气体阻隔性和降低制品壁厚和循环时间。其中，降低壁厚和循环时间对于注射模塑容器来说也很有吸引力。其他工业领域也在考虑使用“Nanoblend”纳米浓缩物以提高产品阻燃性能。通用汽车公司和SouthernClayProducts公司公布的数据表明使用纳米粘土可以大幅度增强汽车用热塑性弹性体部件。但是，使用纳米粘土增强热塑性弹性体并不容易：加工初期由粘土结块引起的问题通过优化粘土在挤出机中的进料位置、螺杆设计、螺杆转速、温度和压力得到解决。加工问题解决之后，热塑性弹性体纳米复合材料在性能稳定、低温延展保持、消除虎皮纹、减少涂料分层和改善缝合线外观、着色性、抗划性、耐污性、可回收性等方面较传统滑石粉填充热塑性弹性体均有较大提高。另外，还降低了填充用量，这就意味着可使制品密度降低3%～21%；而且制品质量降低，就意味着用于固定的胶粘剂用量减少，从而降低了成本。许多纳米复合材料适合应用的汽车外部、内部部件包括仪表盘、摇臂盖、发动机罩衬里、护栅、座椅泡沫、门内衬、水平和垂直车身、发动机罩、进气孔、燃料室和燃料管。此外，通用汽车公司还将使用碳纳米管复合材料来代替目前常用的热固性结构复合材料。聚合物气体阻隔技术也由纳米粘土得到提高。三菱气体化学公司和霍尼韦尔特种聚合物公司[3]都在利用Naocor公司的纳米粘土作为多层聚酯瓶和用于食品包装薄膜的阻隔层。三菱气体化学公司生产的商品为“ImpermN”的尼龙纳米复合材料，已经在欧洲得到商业化应用，用来制备多层聚酯啤酒瓶和其他酒精类饮料，并已被考虑用来制备小容积碳酸类软饮料瓶。“ImpermN”的其他有望在6个月内得到实施的商业应用是用于包装熟肉和乳酪的多层热固性容器和用于包装薯条和调味番茄酱的柔性多层薄膜。霍尼韦尔公司生产的商品名为“Aegin”的尼龙6纳米复合材料已经用于制备高阻隔聚酯啤酒瓶，并考虑用来代替乙烯-乙烯醇共聚物在薄膜和包装袋方面的应用。2003年底，HiteBrewery公司向市场投放了1.6L啤酒瓶，该啤酒瓶为三层结构，其中阻隔层为霍尼韦尔公司生产的尼龙6纳米复合材料，可以是啤酒的上货保质期增加至26周。该公司还在致力于将尼龙6纳米复合材料作为乙烯-乙烯醇共聚物的替代品制备薄膜，并且生产成本低于乙烯-乙烯醇，阻隔性能、抗穿刺性能和透明性却好于乙烯-乙烯醇。美国军队和美国宇航局联合TritonSystems公司致力于将纳米粘土作为乙烯-乙烯醇薄膜的阻隔增强剂使用。研究已取得阶段性成果，将乙烯-乙烯醇和质量分数为3%的Southernclay公司生产的纳米粘土作为芯层加在两层聚丙烯层之间制成了热固性食品包装盒，将食品的上架时间在无需冷冻条件下提高至3～5年，而且包装盒具有良好的透明性、加工性能和可回收性能。（见下一页）美国AlcoaCSI公司正开发用于啤酒、果汁和碳酸类软饮料的塑料瓶盖的共挤出生产线。这种塑料瓶盖是由一层尼龙6纳米粘土复合材料和一到两层含有氧气清除剂的聚乙烯醇组成，在湿度极大(95%～96%)的条件下，具有比其他阻隔材料更出色的性能。南韩的LG化学公司已经开发出高阻隔单层吹塑容器。该容器由高密度聚乙烯和3%～5%的纳米粘土制成，可用来包装甲苯和轻质烷烃流体。该公司报告说与纯高密度聚乙烯容器相比，该容器的烷烃容积渗透可降低40%左右。自从1990年代初期，汽车燃料部件(如连接器和过滤器)已经使用含有尼龙12和碳纳米管的内层阻隔层。目前，美国HyperionCatalysis[4]致力于将碳纳米管与其他树脂(如改性尼龙和氟树脂)复合用于汽车燃料系统。该公司正开发一种氟树脂/碳纳米管复合材料用于制备汽车燃料连接器的O形圈。在电子工业领域，通用电气公司生产的电脑硬盘驱动器零部件使用碳纳米管增强聚碳酸酯制备，产品的导电性能提高，表面平滑。在过去的3年中，欧洲汽车生产商使用碳纳米管复合尼龙/聚苯醚合金，用于模塑汽车外部防护板。生产的防护板具有导电性能，因此可以静电喷涂涂料。米歇根大学的复合材料和结构研究中心开发了一种新型表面处理过的石墨纳米片层。石墨的模量是粘土的数倍，同时还具有优异的电性能和热性能。环氧树脂与石墨纳米片层复合后，可获得比使用标准碳纤维或纳米尺寸的炭黑复合更优异的力学性能和导电性能。纳米石墨混合物的售价预计为5美元/磅，大大低于碳纳米管或者气相生长碳纤维复合物的价格。碳纳米管除了赋予聚合物导电性能之外还有其