膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的礦物黏土。蒙脫石屬于單斜晶系結(jié)構(gòu),是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物。它的礦物層問帶有負(fù)電荷,能吸收Ca2+、Mg+、K+、Na+等陽離子,并具有陽離子交換性質(zhì)。由于蒙脫石層間帶負(fù)電荷,所以蒙脫石像一個(gè)帶負(fù)電荷的大陰離子,可以吸附陽離子、水和有機(jī)極性分子。因此,當(dāng)膨潤土分散于水性涂料中,涂料基團(tuán)中的有機(jī)分子,如聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、丙烯酸、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等有機(jī)物分子中的-OH、-COOH、-CH2CH2OH等極性基團(tuán),可以被蒙脫石層間負(fù)電荷所吸引而插入層問,形成蒙脫石—有機(jī)復(fù)合物(膨潤土—有機(jī)復(fù)合物)。在涂料介質(zhì)中,蒙脫石與有機(jī)物相互交聯(lián),形成膨潤土—有機(jī)復(fù)合物的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),又因有機(jī)分子進(jìn)入蒙脫石層間,使膨潤土發(fā)生膨脹,從而增大了涂料的稠度。當(dāng)體系受剪切作用時(shí),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解離,黏度下降。一旦剪切作用消失,則又恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),黏度上升,稱為觸變效應(yīng)。膨潤土增稠能力強(qiáng),尤其存中高顏料體積濃度( PVC)水性涂料中,比同樣用量的常用堿溶脹丙烯酸類和聚氨酯類增稠劑有更高的稠度,且觸變指數(shù)較大,低剪切條件下黏度高,高剪切條件下黏度低,能達(dá)到理想的罐內(nèi)防沉效果和厚涂抗流掛效果。
天然膨潤土以鈣基膨潤土居多,但鈣基膨潤土的分散性、懸浮性差。水性涂料一般選用鈉基膨潤土或人工鈉化改型處理的鈣基膨潤土。由于膨潤土在水中會(huì)電離而出現(xiàn)離子,應(yīng)將其和所用乳液進(jìn)行相容性試驗(yàn),以免因電離的離子和乳液中乳化劑的離子電性相異而引起破乳現(xiàn)象。
膨潤土是水性涂料常用的重要的防沉降劑和防流掛劑。