陶土改性丙烯酸乳液

将纳米级填料分散在漆膜中，可显著提高漆膜的性能。即使是一维纳米尺度的陶土（clay）也是如此，并且还能在高温燃烧下催化基体聚合物的碳化，从而延缓火焰的蔓延速度，是阻燃涂料又一潜在的新品种［1］。
陶土是氧化硅和氧化铝纳米尺度薄片的交替层叠物。在氧化硅薄片的晶格中，有些Si4+ 为Al3+ 所取代；在氧化铝薄片的晶格中，有些Al3+ 为Mg2+ 或Fe2+所取代，从而使二者带有负电荷，迫使吸引阳离子进入夹层而中和之，这就加强了薄片间的吸引力。当阳离子为Na+ 时，称为钠基陶土，是常用的改性陶土。
钠基陶土中的Na+ 离子或多或少是水合的［1］。当将其浸泡在水中时，会逐渐渗入更多的水来水合而使层间距增大而脱层（exfoliation），即薄片间不再相互吸引。在较低浓度（~0.5%）下可完全脱层而形成胶体；在较高浓度（<3%）下，就有些未脱层，当水中有表面活性剂时，表面活性剂会渗入夹层，由于夹层有Na+ 离子的存在而增强了离子强度，从而使表面活性剂的临界胶束浓度降低而更易形成胶束，而更增大了层间距。在乳液聚合体系中，水中溶解的乙烯基单体也会渗入夹层而增溶于胶束内，经引发聚合形成的聚合物就插入夹层或围绕在脱开的薄片上。这样，陶土的纳米薄片就分散在聚合物基体中。
陶土在水中脱层需渗透且需要时间。Leiza 等人［2］在制备3%（按总固体量计）陶土含量的改性丙烯酸乳液时，先将钠基陶土在75℃水中搅拌14 h，然后加入全部表面活性剂和一半乙烯基单体，再引发制成种子，用此种子制成乳液。经广角X 光衍射鉴定，陶土的有序叠层结构已不存在。钠基陶土薄片的晶格中，Si4+ 和Al3+ 被取代的程度在各矿中并不相同，所以夹层中所含的中和阳离子当量也各不相同，阳离子当量越小，则薄片间吸引力越小，薄片也越容易脱开。表1 是几种钠基陶土矿的钠离子当量（按陶土的分子式计）。

从表1 中可见：Smecfite 钠离子含量最少，所以在制备陶土改性聚合物时大多采用之。陶土矿总伴有非陶土杂质，所以纯化很重要。