用于研究黏土的结晶及形态微观分析显微镜
黏土化学
天然MMT是理想的纳米材料，MMT的硅酸铝层为可交换的阳离子(Na
、及Ca2+)所分隔，而其内层则可改性，使之由亲水变为憎水，因而可
让有机聚合物插入。MMT单层厚0.96nm，横向尺寸为200-300nm。改性M
MT（有机黏土）用为多种塑料的添加剂，可改善塑料的多种性能，如
韧性、刚性、阻隔性及热稳定性等。
MMT是膨润土的主要组分，膨润土在很多工业上用为增稠剂、密封
剂、粘结剂、润滑剂或吸附剂已有多年。膨润土用于钻井和催化裂化
，促进了石油工业的发展。地球上膨润土的贮藏量很丰富，全球膨润
土产量为14.1 X l06t，其中美国为4.5 X l06t。但并非所有的膨润土
都适宜用为塑料添加剂，因为塑料工业对膨润土组成及纯度的要求均
高于传统工业（如涂料工业）。在通过离子交换反应对黏土有机改性
前，应正确选择膨润土来源及纯化工艺。传统的膨润土精制工艺是先
用苏打水处理粗膨润土，然后重力分离和水洗。此工艺的核心是用离
子交换法使天然的Ca -膨润土转变成Na -交换膨润土。此工艺可称是
上述传统苏打工艺的一个革命。此离子交换过程不往黏土系统中引入
任何电解质。Na -交换膨润土可进一步通过重力法（如离心）纯化。
x射线衍射已广泛用于研究黏土的结晶及形态。为膨润土的典型X
射线衍射图，膨润土的主要组成也示于图中，包括MMT、高岭土、石灰
石、石英及无定形二氧化硅。因为Na、—改性MMT能水化或溶胀，所以
不溶胀物质可借离心除去。膨润土纯化所得MMT的x射线衍射图，其中
的主要非MMT组分已经除去。值得注意的是，某些无定形二氧化硅由于
具有很精细的性能，因而难于用重力过程除去。而且，膨润土中无定
形二氧化硅的含量也很难测定。因此，如膨润土中有可见的无定形二
氧化硅的衍射峰，则不能用为制备塑料工业用MMT的原材料。
有机改性是使MMT由亲水变为憎水的关键一步,离子交换反应宜于
介质（水或水与有机溶剂的混合物）中进行。二甲基二脱氢牛脂基氯
化铵( DMDHT)是一种普遍应用的表面改性剂。DMDHT与带负电荷的黏土
表面形成的离子键很强。通过DMDHT的交换反应取代Na几乎是1:1当量
的。表面改性后，黏土的内层成为憎水，大量的有机物质能被吸附于
该处。有趣的是，未交换的DMDHT氯化物也能以离子对的形式被吸附于
黏土内层。因此，必须限制有机改性剂的用量，即采用最少的需用量
。
