海泡石的特殊結(jié)構(gòu)決定了它擁有包括貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)的沸石。水通道和孔洞以及大的表面積,它具有截面積為0.36nm×1.06nm的管狀貫穿通道及高達(dá)900的理論表面積。在通道和孔洞中可以吸附大量的水或極性物質(zhì),包括低極性物質(zhì),因此海泡石具有很強(qiáng)的吸附能力。強(qiáng)吸附性以及可處理改善的大比表面,使之具備作催化劑載體的良好條件。海泡石的一些表面性質(zhì)(如表面酸性弱、鎂離子易被其它離子取代等),使其本身也可用作某些反應(yīng)的催化劑。故海泡石不僅是一種很好的吸附劑,而且是一種良好的催化劑和催化劑載體。海泡石的晶體結(jié)構(gòu)具有連續(xù)的硅氧四面體層。其中,每一個(gè)硅氧四面體都共用二個(gè)角頂同相鄰的三個(gè)四面體相連。四面體中活性氧指向沿b軸周期性的倒轉(zhuǎn),因此形成了大小固定井平行于鏈的開(kāi)口通道,這些通道中含有沸石水。在八面體邊緣有兩個(gè)水分子與鎂離子結(jié)合,參與八面體配位。
海泡石的物理性質(zhì)如下:
(1)外觀:顏色多變,有白色、淺黃、淺灰、黑綠,條呈白色,不透明,觸感光滑且粘舌。
(2)硬度:2-2.5
(3)比重:1-2.3
(4)耐高溫:在350度的高溫下,結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,耐高溫性能達(dá)1500-1700度
(5)吸咐性:吸收大于自身重量150%的水
(6)吸水率:160~200%。
(7)飽和鹽水吸附率:180一260%。
(8)熱穩(wěn)定性:1300度失濕存水,沸石水;
200~600度失結(jié)品水,結(jié)構(gòu)無(wú)太人變化;
600~700度失結(jié)構(gòu)水;
820度生成新相一頑火石。
(9)相轉(zhuǎn)變:20一80MPa,22~76小時(shí);500度以上,600度以下為蒙脫石一綠泥石混合物。
(10)懸浮性:海泡石易分散于水或其它強(qiáng)中等的極性溶劑里并形成網(wǎng)絡(luò),且?guī)缀醪皇茈娊赓|(zhì)的影響。
(11)溶液酸堿性:海泡石w=10%懸浮液pH值約為9。
海泡石礦物纖維在一些領(lǐng)域的要求如下:
脫色率≥ 造漿率>4m3/ t 分散性快是石棉3倍熔點(diǎn)為1650℃,粘度30-40s,能自然分解不產(chǎn)生污染,是國(guó)家大力提倡的無(wú)石棉計(jì)劃第二點(diǎn)在國(guó)外已全部應(yīng)用,有綠色礦物纖維的稱號(hào)。
海泡石是一種纖維狀富鎂粘土礦物。這一礦物的德文名稱是Meerschaum。Meer是海洋;Schaum是泡沫,故譯名海泡石。海泡石的英文名稱是Sepiolite。Sepia為烏賊,屬海生動(dòng)物,由于它骨骼多孔、體輕能浮于水,故以此命名這一礦物。海泡石來(lái)自遠(yuǎn)古的陸緣海、內(nèi)陸海、湖泊,通過(guò)復(fù)雜的地質(zhì)作用形成,是當(dāng)今世上古老且的稀有非金屬礦資源,具有特的納米孔道結(jié)構(gòu)和的吸附性。
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(dá)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(dá)不到開(kāi)采價(jià)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(shí)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(dá)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。
主要用于陶瓷、環(huán)保、冶金、鑄造、塑料、橡膠、化工、輕工、石油、建筑、和農(nóng)牧業(yè)等方面。海泡石粘土是配制特殊鉆井泥漿的好原料,也是油脂工業(yè)和石油精煉中佳的吸附劑或過(guò)濾劑。其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值一般都坡縷石。
粘土是指粘土礦物的集合體,有特的晶層重疊結(jié)構(gòu),具有資源豐富、價(jià)格便宜等特點(diǎn),被認(rèn)為是聚合物理想的填料。由于粘土層間是水合陽(yáng)離子,與高聚物或單體的相互作用較小,親水的微環(huán)境不利于有機(jī)物進(jìn)入層間,因而需要對(duì)粘土表面進(jìn)行改性處理。當(dāng)層狀粘土以納米級(jí)尺寸均勻分散于聚合物復(fù)合體系中時(shí),結(jié)合聚合物長(zhǎng)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(jí)材料有大幅度的提高,包括抗張強(qiáng)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。
粘土層間存有大量的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子,表現(xiàn)為親水性,不利于其在有機(jī)相中分散。利用晶層間金屬離子的可交換性,以有機(jī)陽(yáng)離子交換金屬離子,有機(jī)陽(yáng)離子吸附在粘土層片上,有機(jī)部分嵌在層間,從而使層間距增大,使層間由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷兄谔岣邚?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(dāng)層狀粘土以納米級(jí)尺寸均勻分散于聚合物復(fù)合體系中時(shí),結(jié)合聚合物長(zhǎng)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(jí)材料有大幅度的提高,包括抗張強(qiáng)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(kāi)發(fā)利用粘土作為的補(bǔ)強(qiáng)劑,有著廣闊的前景。