Sự có mặt của các cation hữu cơ bậc 4 trong không gian giữa hai phiến sét không chỉ làm cho khoảng cách giữa các lớp phiến sét (d001) thay đổi mà còn tạo ra vật liệu
sét từ dạng ưa nước sang dạng ưa dầu với những gốc thế khác nhau, có khả năng trương nở trong dung môi hữu cơ, tương hợp và khuếch tán tốt trong polime thông qua quá trình hòa tan trong dung môi hữu cơ hoặc quá trình nóng chảy.
Các muối amoni hữu cơ thường dùng để biến tính bentonit có công thức chung là [(CH3 )3NR]+.
- Nếu R là ankyl mạch ngắn, vật liệu thu được là sét hữu cơ hấp phụ (Adsorptive Organoclay), có tính kị nước và ái lực với các chất hữu cơ thấp, bề mặt hấp phụ thường chỉ có cấu trúc không gian hai chiều, chủ yếu là sự hấp phụ mao quản [1].
- Nếu R là ankyl mạch dài, vật liệu thu được là sét hữu cơ ưa dầu (Organophilic Organoclay), có tính kị nước và ái lực với các chất hữu cơ lớn, bề mặt vật liệu có cấu trúc không gian ba chiều, do đó khả năng hấp phụ sẽ được quyết định bởi ái lực của nhóm ankyl với các chất hữu cơ [1].
Gần đây, một số tác giả tại Israel đã công bố những nghiên cứu về một loại sét hữu cơ mới,“Sét hữu cơ hai chức năng” (Bifunctional Organoclay) được tổng hợp từ bentonit và amin trao đổi có dạng: R-N(CH3)2-(CH2)2-NH2 .Vật liệu này không chỉ có khả năng hấp phụ hiệu quả các nhóm cơ-photphat có trong thành phần của thuốc trừ sâu mà còn có khả năng làm xúc tác cho sự thủy phân chúng do đó loại bỏ được những ảnh hưởng độc hại của những hoá chất loại này đối với môi trường [26].
Sét hữu cơ hiện nay được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
- Làm vật liệu xử lý môi trường, hấp phụ các nguồn ô nhiễm chất hữu cơ như dầu khoáng, phẩm nhuộm, các chất ô nhiễm nhóm BTEX (Benzen-Toluen-Etylbenzen- Xylen), xử lý nước thải ô nhiễm phenol của các ngành sản xuất chế biến gỗ, mây tre đan, sản xuất nhựa phenolfomanđehit, dược phẩm, thuốc trừ sâu,...
- Làm phụ gia biến tính vật liệu polime để tổng hợp vật liệu nanocompozit, có thể nâng cao tính chất cơ lý của vật liệu, nâng cao khả năng chống cháy, hệ số chống thấm khí lên rất nhiều lần mà không làm thay đổi đáng kể trọng lượng, độ trong của vật liệu.
Hình 1.7. Cấu trúc sét nanocompozit
Việc ứng dụng màng nanocompozit được tạo thành sau khi phân tán 1,0 ÷ 4,0% sét hữu cơ vào màng polietherimide đã loại bỏ tốt các ion kim loại nặng trong nước bị ô nhiễm, cải thiện đáng kể chất lượng nước mà không có bất kỳ tác nhân tạo phức bên ngoài (loại bỏ tối đa 69,3%, 76,2% và 82,5% cho 250 ppm dung dịch ion Cd2+, Ni2+ và Cu2+ tương ứng) [9].
Hình 1.8. Xử lí nước ô nhiễm Cu2+, Ni2+, Cd2+ bằng màng nanocompozit có thành phần sét hữu cơ
- Làm chất chống sa lắng trong sơn, sản xuất dầu bôi trơn, mực in, mỹ phẩm, nhựa dẻo, dung dịch khoan gốc dầu.