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膨潤(rùn)土(Bentonite) 是以蒙脫石為主的含水粘土礦,具有膨潤(rùn)性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽(yáng)離子交換性等,廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,被稱之為“萬(wàn)用之土”。
膨潤(rùn)土所具有的良好物化性能,取決于其吸附于層間陽(yáng)離子種類和數(shù)量,鈉基膨潤(rùn)土具有更好的膨脹性、陽(yáng)離子交換性、水介質(zhì)中的分散性、膠質(zhì)價(jià)、粘結(jié)性、潤(rùn)滑性、熱穩(wěn)定性,因而具有更廣泛的用途。
我國(guó)膨潤(rùn)土資源豐富,但以鈣基膨潤(rùn)土為主,天然鈉基膨潤(rùn)土礦不足1%。
反應(yīng)環(huán)境的影響
膨潤(rùn)土的性能主要受反應(yīng)環(huán)境和制備方法的影響。反應(yīng)環(huán)境包括介質(zhì)、有機(jī)改性劑的用量,反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原土的狀態(tài)等。
研究表明:有機(jī)膨潤(rùn)土的去除效果隨改性劑用量的增加而升高,但有機(jī)改性劑/膨潤(rùn)土的質(zhì)量比值達(dá)到一定值后就不再增加,具體的質(zhì)量比因被處理物種類的不同而不同,加用量應(yīng)根據(jù)蒙脫石交換容量和改性劑的數(shù)量確定,這是因?yàn)榕驖?rùn)土對(duì)有機(jī)改性劑也有一個(gè)飽和吸附量的緣故。另外膨潤(rùn)土具有“物美價(jià)廉”的特點(diǎn),可應(yīng)用于低定量紙的生產(chǎn),能夠獲得高加填量但不降低成紙強(qiáng)度,尤其是撕裂度。
改性溫度對(duì)膨潤(rùn)土的去除效果也有影響,表現(xiàn)為隨著溫度的增加去除率也隨之增加,但也有一個(gè)醉大值,隨后再增加溫度去除效果反而下降。
用鹽酸、硫酸或磷酸處理過(guò)的天然膨潤(rùn)土被稱為酸性白土。酸性白土與膨潤(rùn)土原礦物相比,比表面積顯著增加,具有很高的吸附性能和觸媒活性。傳真紙、計(jì)算機(jī)記錄用的壓敏復(fù)寫紙就是應(yīng)用了酸性白土與白色(無(wú)色)染料接觸發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)顯色的。
膨潤(rùn)土在無(wú)碳復(fù)寫紙中作為力敏色素的顯色劑,用于無(wú)碳復(fù)寫紙的酸活化處理膨潤(rùn)土產(chǎn)品,在英國(guó)、德國(guó)、日本早已生產(chǎn)使用。浙江某研究所利用仇山膨潤(rùn)土,制成無(wú)碳復(fù)寫紙用特種漂土,產(chǎn)品經(jīng)北京造紙研究所等單位使用,認(rèn)為完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
以三層的無(wú)碳復(fù)寫紙為例,在上層紙和中層紙背面所用的粘結(jié)劑中包有含色素的明膠、阿拉伯樹(shù)膠微交囊在中層紙和下層紙的表面粘有酸性白土作為顯色劑。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的,即我們常說(shuō)的范德華力產(chǎn)生的。紙中的色素受微交囊保護(hù),重疊后不自行顯色。但當(dāng)用筆尖或打字機(jī)針頭對(duì)紙面施加壓力時(shí),微交囊就會(huì),染料外溢后與涂層面接觸,酸性白土顯色劑具有吸附力并能提供質(zhì)子,無(wú)色染料獲得質(zhì)子后內(nèi)酯環(huán)斷裂形成極化離子結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)顯色。