膨润土遇水膨胀的物理化学特性

高纯膨润土在多水条件下，膨润土容易遇水膨胀，膨润土晶体结构非常微细，这一特殊的微细晶体结构决定其有许多优良物理化学特性： （1）吸水性：在充分水化环境中，层间距可增大，吸水后体积可增大l0～30倍。 （2）悬浮性：膨润土矿物质颗粒细小(0.2μm 以下)，它的单位晶层之间易分离，水分子易进入晶层与晶层之间，特别是蒙脱石在充分水化后，与水形成一种胶体。另外，由于蒙脱石晶胞都带有相同数目的负电荷，彼此同性相斥。在稀溶液里很难聚集成大颗粒当水混悬液pH>7时，膨胀性更强，助悬效果更好。 （3）触变性：结构中的羟基在静置的介质中会产生氢键，使之成为均匀的胶状物，并且有一定的粘度，当在外界剪切力存在下进行搅拌时，氢键被破坏，粘度减弱，所以膨润土溶液在搅动时，悬浮液表现为流动性很好的溶胶液，停止外加搅动，就会自行排列成具有立体网状结构的凝胶，并不发生沉降分层和有水离析出来，再施加外力搅动时，凝胶又能迅速打破，恢复流动性，这种特性使膨润土在混悬剂方面具有特别重要的意义。 （4）粘结性：膨润土与水混合带来的粘结性来源于多方面，如膨润土亲水、颗粒细小，晶体表面电荷多样化，颗粒不规则，羟基与水形成氢键，由多种聚集形式形成溶胶，使膨润土与水混合具有很大的粘结性。 （5）吸附性：膨润土中Al3+ 被不同离子取代后，引起内部电荷不平衡，形成电性吸附中心，同时又由于蒙脱石独特的双八面体结构和层纹状组合，具有较大的比表面积，所以具有高度的选择吸附性。 （6）离子交换性：从结构上看，膨润土是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体，在晶胞内高价可被低价的阳离子置换，致使单位晶层中的电荷不平衡，膨润土带负电，必然从周围介质中吸附一些可交换的K+ 、Na+ 、ca2+ 、Mg2+ 来平衡电荷， 常见的可交换阳离子是ca2+和Na+ ，因此，根据所含的可交换阳离子的种类和含量。 （7）稳定性：膨润土能耐300℃高温，具有良好的热稳定性，不溶于水，微溶于强酸、强碱，常温下不被氧化或还原，不溶于有机溶剂。具有良好的化学稳定性。 （8）无毒性：膨润土对人、畜、植物无毒害和腐蚀作用，对人体皮肤无刺激，对神经、呼吸系统无影响，可用于医药载体。 因此，膨润土被称为“ 粘土”，国内外将其广泛用于冶金球团、铸造、钻井泥浆、纺织印染、橡胶、造纸、化肥、农药、改良土壤、干燥剂、化妆品、牙膏、水泥、陶瓷工业、纳米材料、无机化工等领域。

膨润土在铸造中的作用及其粘合性与水的关系

因为膨润土具有强粘合性、高塑性、脱膜好，透气性优良、高温高湿条件下物理化学特性稳定等特性，常应用于铸造的膨润土主要用于粘土砂。粘土砂用于生产铸造外型资料，这是一个悠久的技术方法，在如今的各种化学粘结发展中，粘土湿砂仍是 重要的外型资料，其适用范围广，消耗量大，任何其他外型资料不能与之进行比较。 近年来，在使用粘土湿砂的条件下也应用了高压外型，注塑外型，喷砂外型，静压外型和非震动真空压力外型等新技术，条件类型非常强。铸造主要用膨润土和钠膨润土这两类，钠膨润土是由天然钠膨润土或人造钠膨润土加工而成，具有良好的可重复使用性和高湿强度的锻造业所期望。由于其优良的塑性，可以抑夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象，同时具有高成型性，高强度，易铸造金属湿或干态模具，是优先选用的砂粘结剂。钙钠膨润土由天然基钙钠膨润土制成，是广泛用于轻型铸造的砂粘结剂，以有用和铸件清砂快捷而受用户期待。 与其他粘合剂相比，膨润土具有主要特性，即具有耐热性。只要加热温度不要太高，去除自由水膨润土只需加水，仍能恢复粘性。膨润土在水中的粘合能力只有在加水之后才能显示出来。膨润土失去其结合能力，也与脱水有关。 到目前为止，膨润土的水具有三种形状：一是水是游离水，即吸附膨润土颗粒的水，加热至100℃以上，可以去除游离水，游离水膨润土，粘结能力无影响。二是结合水，110℃长时间加热，膨润土可以完全游离水，但不会去除水的强烈结合。自由水膨润土已经完全去除，然后在较高温度200℃-300℃下加热会不断减重，表明仍有水分流失。膨润土通过这种加热脱水，只需加水，即可完全恢复粘合能力。三是晶格水，也被称为结构水。晶格水只在适当的高温下能力将被去除，也就是说，失去粘合性成为死粘土。不一样的膨润土，损失的粘结能力的温度是不一样的。