用于研究黏土的結晶及形態微觀分析顯微鏡
黏土化學
天然MMT是理想的納米材料，MMT的硅酸鋁層為可交換的陽離子(Na
、及Ca2+)所分隔，而其內層則可改性，使之由親水變為憎水，因而可
讓有機聚合物插入。MMT單層厚0.96nm，橫向尺寸為200-300nm。改性M
MT（有機黏土）用為多種塑料的添加劑，可改善塑料的多種性能，如
韌性、剛性、阻隔性及熱穩定性等。
MMT是膨潤土的主要組分，膨潤土在很多工業上用為增稠劑、密封
劑、粘結劑、潤滑劑或吸附劑已有多年。膨潤土用于鉆井和催化裂化
，促進了石油工業的發展。地球上膨潤土的貯藏量很豐富，全球膨潤
土產量為14.1 X l06t，其中美國為4.5 X l06t。但并非所有的膨潤土
都適宜用為塑料添加劑，因為塑料工業對膨潤土組成及純度的要求均
高于傳統工業（如涂料工業）。在通過離子交換反應對黏土有機改性
前，應正確選擇膨潤土來源及純化工藝。傳統的膨潤土精制工藝是先
用蘇打水處理粗膨潤土，然后重力分離和水洗。此工藝的核心是用離
子交換法使天然的Ca -膨潤土轉變成Na -交換膨潤土。此工藝可稱是
上述傳統蘇打工藝的一個革命。此離子交換過程不往黏土系統中引入
任何電解質。Na -交換膨潤土可進一步通過重力法（如離心）純化。
x射線衍射已廣泛用于研究黏土的結晶及形態。為膨潤土的典型X
射線衍射圖，膨潤土的主要組成也示于圖中，包括MMT、高嶺土、石灰
石、石英及無定形二氧化硅。因為Na、—改性MMT能水化或溶脹，所以
不溶脹物質可借離心除去。膨潤土純化所得MMT的x射線衍射圖，其中
的主要非MMT組分已經除去。值得注意的是，某些無定形二氧化硅由于
具有很精細的性能，因而難于用重力過程除去。而且，膨潤土中無定
形二氧化硅的含量也很難測定。因此，如膨潤土中有可見的無定形二
氧化硅的衍射峰，則不能用為制備塑料工業用MMT的原材料。
有機改性是使MMT由親水變為憎水的關鍵一步,離子交換反應宜于
介質（水或水與有機溶劑的混合物）中進行。二甲基二脫氫牛脂基氯
化銨( DMDHT)是一種普遍應用的表面改性劑。DMDHT與帶負電荷的黏土
表面形成的離子鍵很強。通過DMDHT的交換反應取代Na幾乎是1:1當量
的。表面改性后，黏土的內層成為憎水，大量的有機物質能被吸附于
該處。有趣的是，未交換的DMDHT氯化物也能以離子對的形式被吸附于
黏土內層。因此，必須限制有機改性劑的用量，即采用最少的需用量
。
