• 13 Jun, 2022
• Por EPIC Powder
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Siete tipos de modificadores orgánicos comúnmente utilizados en la montmorillonita

La montmorillonita (MMT) es un recurso mineral natural enorme y económico con una estructura laminar única, que es un relleno rentable para mejorar las propiedades de los materiales poliméricos.

Cuando el MMT está bien disperso en la matriz polimérica, las propiedades mecánicas, la hermeticidad al aire, la estabilidad térmica y las propiedades ignífugas del material polimérico pueden mejorar significativamente. Sin embargo, debido a su superficie hidrófila, tiene poca compatibilidad con los polímeros y es difícil lograr una buena dispersión. Por lo tanto, debe ser modificado orgánicamente.

En la actualidad, los modificadores orgánicos comúnmente utilizados para la montmorillonita incluyen principalmente los siguientes:

1. Surfactantes catiónicos

Los tensioactivos catiónicos son los modificadores orgánicos más comúnmente utilizados para modificar la MMT. El mecanismo de modificación es: los tensioactivos catiónicos intercambian iones con los cationes entre las capas de MMT, de modo que los tensioactivos catiónicos puedan entrar sin problemas. Entre las capas de MMT, el MMT cambia de oleofóbico a lipófilo, y aumenta el espacio entre capas del MMT, lo que es beneficioso para la intercalación adicional de la cadena polimérica.

(1) Sal de amonio cuaternario orgánico
Las sales orgánicas de amonio cuaternario son los tensioactivos catiónicos más utilizados en la modificación orgánica de MMT. Dado que la sal de amonio cuaternario orgánica en sí es relativamente grande, después de ingresar a la capa intermedia de MMT, puede aumentar efectivamente el espacio entre capas y aumentar el espacio entre capas, lo que conduce a más reacciones de intercalación.

La longitud de la cadena de carbono y la forma de las sales de amonio cuaternario de alquilo tienen un cierto grado de influencia en el espaciado de la capa intermedia y la disposición de las cadenas de alquilo en la capa intermedia. Generalmente, dentro de un cierto rango, a medida que aumenta la longitud de la cadena molecular de alquilo, aumenta el espaciado entre capas. Los grupos catiónicos de las moléculas de sal de amonio cuaternario de alquilo se adsorben preferentemente en la superficie de las laminillas, mientras que las colas de las cadenas de alquilo se irradian hacia afuera para formar arreglos diferentes. La longitud y la concentración de la cadena de alquilo utilizada determinan su disposición, y la disposición es diversa. En general, se cree que hay tres tipos principales: monocapa paralela y bicapa paralela, pseudotricapa y estructura inclinada.

(2) Sal de fosfonio cuaternario orgánico
Las sales de amonio cuaternario orgánicas de uso común tienen la desventaja de una estabilidad térmica deficiente, pero cuando se preparan nanocompuestos OMMT/MMT, generalmente es necesario aumentar la temperatura. Si la temperatura de procesamiento está cerca de la temperatura de descomposición del tensioactivo, se producirá la descomposición, destruyendo así el relleno y la interfaz entre los polímeros. En comparación con la sal de amonio cuaternario, el MMT modificado por la sal de fosfonio cuaternario mostró una mejor estabilidad térmica.

(3) Sales orgánicas de imidazolio
Al igual que las sales orgánicas de fosfonio cuaternario, las sales orgánicas de imidazolio también pueden mejorar la estabilidad térmica de MMT.

2. Surfactantes aniónicos

Los tensioactivos aniónicos pueden tener interacciones de dipolo iónico con MMT, de modo que las moléculas pueden cargarse o incluso intercalarse entre las capas de MMT, modificando así orgánicamente de manera efectiva el MMT.

3. Surfactantes no iónicos

Los tensioactivos no iónicos tienen las ventajas de una fuerte adsorción a MMT, alta estabilidad química y térmica, baja toxicidad y biodegradabilidad potencial, por lo que también son los preferidos por los investigadores de modificación de MMT. En general, existen dos fuerzas impulsoras para su adsorción: (1) el proceso de adsorción es un proceso que aumenta la entropía; (2) hay una diferencia en la concentración de tensioactivos no iónicos entre las capas de MMT y fuera de las capas.

4. Surfactante anfótero

Los efectos de los tensioactivos anfóteros sobre la estructura y las propiedades de los MMT modificados están menos estudiados y, hasta el momento, el mecanismo de intercalación de dichos OMMT aún no es concluyente.

5. Agente de acoplamiento

El agente de acoplamiento contiene grupos funcionales que pueden reaccionar con grupos hidroxilo en la superficie de MMT, por lo que el agente de acoplamiento puede lograr un enlace covalente con la superficie de MMT.

Además, el agente de acoplamiento también contiene al menos otro grupo funcional, que puede lograr una buena unión interfacial con la matriz del polímero, mejorando así las propiedades del polímero.

6. Monómeros polimerizables

Los monómeros formadores de polímeros se utilizan a menudo como una modificación de intercalación adicional de OMMT, introduciendo monómeros en las capas intermedias de OMMT, iniciando la polimerización in situ de los monómeros entre las capas y produciendo nanocompuestos poliméricos, mejorando así aún más el compuesto. propiedades materiales.

7. Modificador compuesto

El modificador compuesto generalmente se refiere al uso de dos o más modificadores orgánicos para modificar MMT al mismo tiempo, lo que se espera que mejore varias propiedades de los materiales compuestos MMT.