有机改性膨润土在热固性树脂中的应用特性

有机膨润土是一种片状结构的矿物类产品，与气相二氧化硅一样作为流变助剂，可用于热固性树脂中，如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂，通过触变、增稠作用实现体系的抗流挂，防沉或高触变效果。

与常规的有机膨润土和气相二氧化硅相比，一些经过特殊处理过的有机改性膨润土，如GARAMITE® 系列产品，凭借其MMT(混合矿物技术)专利技术，在以上热固性树脂中有着独特的应用。这些应用特性可从如下几个方面加以阐述：

1) 结构特性：不同于一般的有机膨润土，GARAMITE®产品系通过MMT 技术将片状与棒状膨润土混合制备(表面已进行过有机处理以增加与树脂的相容性)。这些不同形态的有机改性膨润土混合后形成了所谓的“卡屋结构”，在其边缘处建立氢键，形成触变效果 (图1)。

2)流变特性：是热固性树脂应用最重要的技术性能之一，反映的是一个复杂的流体粘度和剪切力间的内在关系特性。影响流变最主要的表征因子是在不同剪切速率下的粘度。

GARAMITE®所呈现的流变曲线是低剪切率下的高粘度和高剪切率下的低粘度特性。它具有两个优点：第一是低剪切率下有更高的屈服值， 因此表现出更高的抗流挂性和更好的颗粒悬浮性能(抗沉降性)。第二是高剪切率下的低粘度，更易于施工应用(图2)。

因此就某种程度而言GARAMITE®的使用使得粘度不再是一个衡量性能的应用指标。配方的设计可围绕实际应用要求来设置参数。如在不饱和树脂应用中所表现出来的更好的施工性能。

3)使用特性：与气相二氧化硅的堆密度相比(约50 g/l)，GARAMITE®的高堆密度(约130 g/l)使其具有更小的存储空间。为达到最佳的使用效果，可先以适当的有机溶剂浸泡以增加其片状结构的层间距。由于其独特的表面处理和疏松结构而快速溶胀，低剪切下即可分散均匀，无粉尘飞扬。既不会像常规的有机膨润土那样因密实的片状堆积难以分散，也不会像气相二氧化硅那样必须在高剪切下才可分散的好，并伴有扬尘，从而改善了操作环境和生产效率。

4)应用特性：GARAMITE®的上述特点使其在配方设计、实际应用以及性价比控制方面更具优势。特别是极性相对高的树脂体系，如乙烯基树脂和环氧树脂，若使用亲水型的气相二氧化硅则触变的效果很差，必须结合使用触变增效剂(如BYK-R 605)或使用更为昂贵的疏水型气相二氧化硅才能达到较好的触变效果。而使用GARAMITE® 这种有机改性膨润土进行替代，在操作上、性能上乃至成本控制上都可进行更好的优化选择。来看以下几个应用实例。

a) 邻苯树脂中抗流挂效果(图3)

b) 乙烯基树脂中的应用

不同种类的触变剂在乙烯基树脂中的性能表现不一。对此采用如下配方进行对比评估(图4)：

由此可见，GARAMITE-1958呈现出最好的抗流挂效果。只需加入树脂中以低剪切搅拌 (<1000rpm)即可充分分散。进一步的实验还表明达到同样的效果，可使用更少的BYK-R 605。

c) 对一些要求更高触变性能的应用场合，可利用GARAMITE®与触变增效剂共用时产生的协同效应获得。可以根据实际应用选配品种与用量，为施工带来方便(图5)。

不饱和聚酯腻子(俗称原子灰)和环氧泥浆就是典型的高填充、高触变的应用案例。腻子用作汽车修补，要求施工时高触变下有良好的涂刮性，固化后易于打磨。在以下配方对比测试中，在其他性能接近的情况下，GARAMITE® 的堆高表现最佳(图6)。

环氧泥浆在建筑领域作为立面填缝材料使用，要求不能有垂挂现象出现。此外，从以下堆高对比实验结果可以看出，与疏水型气相二氧化硅用量相同时，GARAMITE®更有效。

综上所述，经表面处理的并以MMT专利技术混合的有机改性膨润土具有的一些特性为热固性树脂高效、高性能的应用提供了很好的选择和帮助。在一些特殊应用中可替代常规的触变剂(如疏水型气相二氧化硅)，提高体系性能和生产效率。以GARAMITE®为典型代表的这类流变助剂的应用特性以及对使用者带来的好处可归纳如表1。