以海泡石礦物為主要成分的纖維,稱為海泡石礦物纖維,海泡是一種富鎂硅酸鹽纖維礦物,其理化學式為Mgo[Si12O30](OH)4 12 H2O,水分子中有4個為結(jié)晶水,其余為沸石水,并常含有少量錳、鉻等元素。顏色多變一般60%為白色,淺灰色、淺紅、淡黃、褐色等。
海泡石纖維是一種天然礦物纖維,是海泡石礦物的纖維狀變種,稱之為α-海泡石。據(jù)介紹,海泡石作為一種層鏈狀的硅酸鹽礦物,結(jié)構(gòu)中兩層硅氧四面體中間夾一層鎂氧八面體,形成2∶1 型的層狀結(jié)構(gòu)單元。其四面體層是連續(xù)的,層中活性氧的指向周期性的發(fā)生倒轉(zhuǎn)。八面體層形成上下層相間排列的通道。通道的取向與纖維軸一致,允許水分子、金屬陽離子、有機小分子等進入其中。海泡石具有較好的耐熱性,海泡石還有良好離子交換和催化特性,及耐腐蝕、抗輻射、絕緣、隔熱等特性,尤其是其結(jié)構(gòu)中的Si-OH能與有機物直接反應(yīng)生成有機礦物衍生物。
其成因有兩種類型,一種為熱液型,另一種為沉積型。前者的礦物成分,以海泡石為主,含量可達80- 90%以上,其次可含有少量的石英、白云石、方解石、蛋白石、云母、滑石等。這種類型的海泡石礦,因規(guī)模小,大多數(shù)達不到開采價值。沉積型海泡石粘土,礦物組成較復(fù)雜,海泡石含量在30~95%之間。
海泡石粘土濕時柔軟,收縮率低,可塑性好,具的比表面能,有的吸附性,脫色性和分散性,熱穩(wěn)定性高,耐火度可達1500~1700℃,絕緣性、可塑性能好,抗鹽度其它粘土。因此已成為世界上用途廣泛的粘土原料之一。
黏土是一種的非金屬礦物,包括高嶺石族,蒙脫石族,伊利石族等,種類繁多。粘土的結(jié)構(gòu)特點為:由Si—O結(jié)構(gòu)層狀骨骼,按夾在它們之間的離子種類形成各種層狀結(jié)構(gòu),并沿C軸重疊,具有的殘缺表面,層間結(jié)合力弱,并存在著層內(nèi)結(jié)構(gòu)不飽和填充與扭曲等。粘土的這些結(jié)構(gòu)層次之間存在著密切的聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的可能,尤為重要的是粘土表面存在大量 一OH斷鍵,為粘土表面改性提供了條件。通過物理和化學方法對黏土的物理和化學性質(zhì)進行改良,使其擁有特定的改良特性。
粘土層間存有大量的無機陽離子,表現(xiàn)為親水性,不利于其在有機相中分散。利用晶層間金屬離子的可交換性,以有機陽離子交換金屬離子,有機陽離子吸附在粘土層片上,有機部分嵌在層間,從而使層間距增大,使層間由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?,有助于提高?fù)合材料降低粘土表面能,以利于粘土晶層均勻地分散于聚合物中。當層狀粘土以納米級尺寸均勻分散于聚合物復(fù)合體系中時,結(jié)合聚合物長鏈結(jié)構(gòu)及良好的加工性,此類材料的性能較其相應(yīng)的宏觀或微米級材料有大幅度的提高,包括抗張強度,彈性模量,熱變形溫度性能等表現(xiàn)出全新的性質(zhì),如的透明性或性質(zhì)的各向異性等。因此開發(fā)利用粘土作為的補強劑,有著廣闊的前景。