（物理化学专业论文）无机片状粒子胶体软凝聚态.pdf

原 创 性 声 明 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名:日期: 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅:本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文 在解密后 应 遵守 此规定 ) 论文作者签名:导师签名:日期: 山东大学博士学位论文 摘要 软凝聚态物质属于传统的化学和生物学的 研究范围， 其中很大一部分是属于 胶体化学的研究范畴。 传统意义的凝聚态物质由 原子和小分子组成。 胶体粒子本 身是由原子或分子构成的小的聚集体。 所谓胶体凝聚态， 是将胶体粒子看作空间 尺度上放大的原子或分子， 在一定体积分数下， 胶体体系与传统凝聚态物质具有 相似的结构和相变行为。 胶体凝聚态中， 粒子间相互作用力比传统凝聚态物质中 原子、 分子间作用力小得多， 因此热涨落影响及嫡作用显著， 体系中无量子效应， 这些是软物质的典型特征。 二十世纪中期以 后， 胶体科学在两个方向上得到了 重 要发展。 其一是将胶体作为凝聚态物质的模型体系; 其二是有序胶体凝聚态在新 型材料中的应用。 从实验的观点看来， 胶体体系作为凝聚态物质模型的优点是显 而易见的。 首先， 与原子、 分子凝聚态相比， 胶体凝聚态中粒子具有相对大的尺 寸及较慢的动力学过程， 这样可以 用相对简单的实验技术来研究胶体凝聚态的结 构和动力学。 其次， 胶体凝聚态中， 粒子间作用力可通过加入电解质或聚合物方 便地调节。因此它们可看作研究传统凝聚态物质的理想模型。 目 前受到广泛关注的 胶体凝聚态包括胶态晶 体、 胶态玻璃、 胶态液晶等。 胶 态晶体是球形胶体粒子在三维空间排列形成的有序结构， 其中占 据晶格位置的是 胶体粒子而非原子或分子， 由于它是制备光子晶体的理想途径而成为近年来的研 究热点。 胶态玻璃是胶体体系在浓缩过快的 情况下发生非平衡相变得到的， 它是 研究玻璃化转变的理想模型。 非球形粒子胶体体系中， 既可有取向 有序又可有位 置有序， 因而表现出更加复杂的相行为。 当仅有取向 有序而失去位置有序时， 便 形成胶态液晶。 胶态液晶 作为 研究液晶相变的 模型体系具有特殊的 优势。 如果形 成液晶相的胶体粒子为无机粒子， 则这种液晶为无机溶致液晶。 从这个意义上看， 无机溶致液晶是一类特殊的胶态液晶. 无机溶致液晶是近年来“ 复兴” ( r e n e w e d ) 的领域。 如其他胶体凝聚态一样， 对它们的 研究有两 个目 的: 其一是作为液晶相 变的模型体系， 研究液晶相变理论; 其二是关 注它 们的应用， 研究它们在液晶显 示器件中替代有机液晶的可能性。 由于制备无 机溶 致液晶存在的难点， 目 前为 止 发现的无机溶致液晶不超过十种， 任何新型无 机溶致液晶的制备都是对这一 领域 的贡献。 无机片状粒子分散体系是胶体化学的重要研究内容之一， 传统文献中关于这 山东大学博士学位论文 些体系的研究集中在吸附、 稳定性、电性质、 流变性等方面。 用软凝聚态物理的 观点、 理论和方法研究片状粒子胶体分散体系， 对于我们加深对这些体系的理解， 拓展其应用范围，具有重要意义。 本文 研究了m g a l l d h . m g 2 a l l d h , f e - a i - m g l d h三种带永久正电 荷的 无机片状粒子分散体系的液晶相变。 在低体积分数下， 由于粒子间相互作用微弱， 这三种体系中的粒子均可以自由运动， 体系表现为为无序的各向同性结构， 类似 于原子、 分子体系中的气体或液体。 体积分数增加， 粒子间相互作用增强; 体积 分 数 增 加 到 一 定 值， 发 生 各向 同 性 相一 向 列 相的 液 晶 相 变. 这 种 相 变 可 用o n s a g e r 理论加以 解释: 由于平动墒的增加可以 补偿取向 嫡的减少， 导致粒子转动运动的 冻结，发生i - n相变。相变纯粹是嫡驱动的，体系的内能对相变无影响，因此 确定相变的因素是体积分数而非温度。 在m g - a l l d h分散体系中 发现两相共存 现象表明这种相变为热力学一级相变。 m g a l l d h分散体系发 生液晶 相 变的 临 界 浓 度为1 0 %，出 现单 一向 列相的 浓度为2 5 %; m g z a i l d h分散 体系发生 液晶 相变的 浓 度为1 6 %， 出 现单一向 列 相的浓度为 3 9 %。这种差别是由于后者表面电荷密度较低使得有效体积分数较 低造成的。 在两相共存区， m g a l l d h分散体系低体积分数下经由失稳分 解发生 相分离， 高 体积分 数下经由 成 核生长发 生 相分 离。电 解 质的加入 对m g z a i l d h 分散体系的相行为产生重要影响， 在两相共存区， 体系由两相共存变为三相共存， 出 现新的 有序相。 m g - a l l d h分散体系中未曾 发现层状相和柱相， 其原因在于 粒子较高的多分散度和较高的表面电荷密度。 与m g - a l l d h分 散 体 系 相比 ， f e - a i - m g l d h 分 散 体系 的 透 光 性不 强， 以 简单光学技术作为表征方法， 其液晶相行为不够明显。 而且， 由 于玻璃化转变发 生 在液晶 相变之前， f e - a i - m g l d h分散体 系中 观察不 到i - n两相共存这种热 力 学一 级相变的 特征。 因 此， f e - a i - m g l d h 分散 体系 更适合作为 研究胶态玻璃 的模型体系而非液晶相变的模型体系。 l d h s 分散体系液晶相是一种胶体凝聚态， 它们具有其他胶体凝聚态的基本 特征。不论是作为液晶相变模型还是具体应用， l d h : 分散体系液晶相都有特殊 的优势。通过调整二、 三价金属离子的比 例可以 改变l d h s 粒子所带的正电荷， 粒 子 表面 的 可变电 荷 可 通 过改 变 介 质的p h值 和离 子 强 度 加以 调节 ， 因 此l d h s 山东大学博士学位论文 分散体系作为研究静电斥力稳定的无机溶致液晶的模型体系具有显著优势。 另一 方面， 可根据需要选择特定的金属离子构成l d h s 的晶层， 晶层间可插入功能性 化合物， 这一新的无机溶致液晶体系具有很大的应用潜力。 更具意义的是， l d h s 已 经发展成为一大种类的材料。 在l d h s 分散体系中发现液晶相无疑在很大程度 上拓宽了无机溶致液晶的种类范围。 此外， 本文研究了 带永久负电 荷的片 状粒子分散体系一蒙脱土分散体系的液 晶相行为及聚乙二醇对体系的液晶相行为和流变性的影响。 随体积分数增加， 蒙 脱土分散体系表现出各向同 性相一液晶相相变。 聚乙二醇的加入有利于这种相变 的发生。 蒙脱土分散体系在发生液晶相变之前， 首先经历液一固相变， 固相的刚 性结构阻碍i -n相分离发生，体系中无两相共存现象。 流变学实验表明， 单独的p e g对蒙脱土具有一定的絮凝作用; 而当k c i 存 在时， p e g则起到了稳定蒙脱土的作用。 k c l 和p e g的共同存在导致了 蒙脱土 层片间的面 一 面堆积，并形成p e g / k 勺 蒙脱土复合体空间结构。当k c l 浓度较低 ( 0 .0 5 m)时，p e g降低体系的结构强度;当k c l 浓度较高 ( 0 . 1 5 m)时，p e g 又增大体系的结构强度。其原因在于p e g的稳定作用和p e g / k / 蒙脱土复合体 空间结构的形成。 当k c i 浓度达到一定 值( 3 0 . 1 5 m) 时， p e g / k c i/ 蒙脱土悬浮 体中出现了剪切应力随着剪切速率先增大后减小的现象， 用剪切成带理论对这种 现象作了初步解释。 在蒙脱土分散体系中发现了 低剪切速率条件下出现的胀性区 ( 负触变性) 。 其原因是在低剪切速率条件下形成了p e g / k / 蒙脱土复合体空间结构。 根据体系 中蒙脱土粒子间的相互作用提出了p e g / k + / 蒙脱土复合体空间结构、蒙脱土边- 面连接的“ 卡片房子” 结构和蒙脱土粒子间的密实聚集体结构的三结构模型。 运 用该模型合理地解释了 体系中各组分对体系流变学性质的影响。 关键词:胶体软凝聚态，层状双氢氧化物，蒙脱土，液晶相变，流变学 山东大学博士学位论文 ab s t r a c t s o ft c o n d e n s e d m a tt e r s b e l o n g t o t h e t r a d i t i o n a l r e s e a r c h a r e a o f c h e m i s t ry a n d b i o l o g y , a n d m o s t o f t h e m a r e r e l a t e d t o c o l l o i d c h e m i s t ry . c o n d e n s e d ma tt e r s w i t h c l a s s i c a l m e a n i n g a r e c o m p o s e d o f a t o m s a n d s m a l l m o l e c u l a r s . i t i s w e l l k n o w n t h a t c o l l o i d a l p a rt i c l e s t h e m s e l v e s a r e f o r m e d b y a t o m s o r m o l e c u l a r s . t h e s o - c a l l e d c o l l o i d a l c o n d e n s e d m a tt e r s a r e m a d e u p o f c o l l o i d a l p a r ti c l e s , w h i c h c a n b e r e g a r d e d a s a m p l i f i e d a t o m s o r m o l e c u l a r s in s p a c e . c o l l o id a l c o n d e n s e d m a tt e r s s h o w s i m i l a r s t r u c t u re a n d p h a s e t r a n s i t i o n b e h a v i o r w i t h c o m p a r i s o n t o c la s s i c a l c o n d e n s e d m a tt e r s . t h e i n t e r a c t i o n e n e r g y i n c o l l o i d a l s y s t e m s i s m u c h l o w e r t h a n i n a t o m s y s t e m s . t h e r m o fl u c c u l a t i o n s a n d e n t r o p y p l a y a n i m p o rt a n t r o l e i n c o l l o id a l m a t t e r s , a n d t h e r e a r e n o q u a n t u m e ff e c t i n t h e s y s t e m , b o t h o f w h i c h a r e t y p i c a l f e a t u r e s o f s o ft m a t t e r s . f r o m t h e s e c o n d p a rt o f t h e 2 0 t h c e n t u ry , t w o n e w f i e ld s o f r e s e a r c h i n c o l l o id a l s c i e n c e e m e r g e d , n a m e l y t h e u s e o f c o l l o i d s a s a m o d e l s y s t e m f o r s t u d y i n g t h e b e h a v i o r o f c o n d e n s e d m a t t e r , a n d t h e a p p l ic a t i o n o f c o l l o i d s i n n o v e l m a t e r i a l s t h a t o w e t h e ir f u n c t io n a l i t y t o t h e t y p i c a l s i z e o f t h e ir c o l l o i d a l b u i l d i n g b l o c k s . f r o m a n e x p e r im e n t a l p o i n t o f v i e w t h e r e a r e s e v e r a l b i g a d v a n t a g e s a s s o c ia t e d w i t h t h e u s e o f c o l l o i d s w i t h r e s p e c t t o a t o m i c o r m o l e c u l a r s y s t e m s , w h ic h m a k e c o l l o id s a n e x t r e m e l y u s e f u l a n d p o w e r f u l m o d e l s y s t e m . t h e l a r g e r s i z e - r a n g e o f c o l l o i d a l p a rt i c l e s a n d t h e t y p i c a l t i m e - s c a l e o n w h i c h c o l l o i d a l p r o c e s s e s t a k e p l a c e a l l o w f o r e a s y e x p e r i m e n t al t e c h n i q u e s t o p r o b e c o l l o i d a l s t r u c t u r e , l i k e l i g h t s c a t t e r i n g a n d m i c r o s c o p y m e t h o d s . t h e o t h e r m a j o r a d v a n t a g e o f t h e u s e o f c o l l o i d s a s a m o d e l s y s t e m i s t h e p o s s i b i l i t y t o c h e m i c a l l y a n d p h y s i c a l l y m o d i f y p a rt i c l e a n d s o l v e n t p r o p e rt i e s , s o t h e i n t e r a c t i o n f o r c e s b e t w e e n t h e p a r t ic l e s c a n b e r e a d i ly t u n e d . t h e m o s t im p o rt a n t a n d c o m m o n c o l l o id a l s o ft m a t t e r s i n c l u d c o l l o i d a l c ry s t a l s , c o l l o i d a l g l a s s e s a n d c o l lo i d a l l iq u i d c ry s t a l s . t h e o r d e r e d s t r u c t u re t h a t c o l l o i d a l p a rt i c le s f o r m e d a 3 - d l a tt i c e i n s p a c e i s c a l l e d c o l l o i d a l c ry s t a l s . c o l l o i d a l c r y s t a l s re c e i v e d e x t e n s i v e a tt e n t i o n i n r e c e n t y e a r s b e c a u s e t h e y c a n b e u s e d a s p h o t o n i c b a n d g a p m a t e r i a l s . c o l l o i d a l g l a s s e s f o r m e d w h e n t h e c o l l o i d a l d i s p e r s i o n s c o n d e n s e d e x c e s s i v e l y f a s t , w h i c h w a s t h o u g h t o f a n o n - e q u i l i b r i u m p h a s e t r a n s it io n . c o l l o id a l 山东大学博士学位论文 g l a s s e s p a rt i c l e s a r e i d e a l m o d e l s y s t e m s f o r i n v e s t i g a t i o n o f g l a s s t r a n s i t i o n . c o l l o i d al w i t h n o n - s p h e r i c a l s h a p e s p o s s e s s b o t h o r i e n t a t i o n a l o r d e r a n d o r d e r , t h u s s h o w m o r e c o m p l e x p h a s e b e h a v i o r . c o l l o i d a l l i q u i d c ry s t a l s p o s i t i o n a l f o r me d i f p o s i t i o n a l o r d e r d i s a p p e a r e d b u t o r i e n t a t i o n al o r d e r r e m a i n e d i n t h e s y s t e m, w h i c h a r e u s e f u l m o d e l t o t e s t t h e t h e o r i e s o f l i q u i d m i n e r a l l i q u i d c ry s t a l s t h a t c o m p o s e d o f i n o c rys t a l p h ase t r a n s i t i o n . t h e s o - c a l l e d n o n - s p h e r i c a l p a rt i c l e s b e l o n g t o s u b c l as s o f c o l l o i d a l l i q u i d c ry s t al s . mi n e r al l i q u i d c r y s t a l s a r e a re c e n t r e n e w e d a r e a , i n w h i c h t h e r e a r e t w o r e s e a r c h p u r p o s e as s a m e a s t h e o t h e r c o l l o i d a l m a tt e r s , n a m e l y t h e u s e as m o d e l s y s t e m s t o s t u d y l i q u i d c ry s t a l t h e o r i e s a n d t h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s i n d i s p l a y d e v i c e s f o r s u b s t i t u t i o n o f o r g a n i c l i q u id c ry s t a l s . u p t o n o w , t h e r e a r e n o m o r e t h a n 1 0 m i n e r al l i q u i d c ry s t a l s c h a r a c t e r i z e d b e c a u s e o f t h e d i ff ic u l t i e s i n p r e p a r a t io n . a n y o f n e w t y p e o f m i n e r a l l i q u i d c ry s t a l s h o u l d b e u s e f u l c o n t r i b u t i o n t o t h i s a r e a . c o l l o i d a l d i s p e r s i o n s o f i n o r g a n i c p l a t e - l i k e p a r t i c l e s a r e i m p o r t a n t c o n t e n t s i n c o l l o i d c h e m i s t ry . m o s t o f t h e p a s t s t u d i e s c o n c e rn i n g t h e s e s y s te m s w e r e r e la t e d to a d s o r p t i o n , s t a b i l it y , r h e o l o g y a n d e le c t r i c a l p r o p e rt i e s . t o i n v e s t i g a t e t h e s e s y s t e m s w i t h s o ft m a t t e r p h y s i c s t h e o r y a n d m e t h o d c o u l d i m p r o v e o u r u n d e r s t a n d i n g a n d e x p a n d t h e a p p l i c a t i o n s c o p e o f t h e s e s y s t e m s . t h e l i q u i d c ry s t a l p h a s e b e h a v i o r o f 3 c o l lo id a l d i s p e r s i o n s o f p o s i t i v e l y c h a r g e d p la t e - l i k e p a rt i c le s , n a m e l y m g a l l d h , m g 2 a l l d h , f e a l m g l d h , w e r e i n v e s t i g a t e d . a l l o f t h e d i s p e r s i o n s w i t h l o w v o l u m e f r a c t i o n s h o w d i s o r d e r e d i s o t r o p ic p h a s e l i k e g as a n d l i q u i d i n a t o m s y s t e m s , b e c a u s e t h e p a r t i c l e s c a n m o v e f r e e l y u n d e r t h i s s i t u a t i o n . t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e p a rt ic l e s e n h a n c e s w i t h i n c re a s i n g t h e v o l u m e f r a c t i o n . i s o t r o p i c - n e m a t i c p h ase t r a n s i t i o n o c c u r s w h e n t h e v o lu m e f r a c t io n i n c r e a s e t o a c r i t i c a l v al u e . i - n p h a s e t r a n s i t i o n i n l d h d i s p e r s io n s c a n b e e x p l a i n e d w i t h o n s a g e r t h e o ry . t h e s t a b i l i t y o f t h e n e m a t ic p h a s e s t e m s f r o m t h e f a c t t h a t , t h e l o s s o f o r i e n t a t i o n a l e n t ro p y as s o c i a t e d w i t h p a r t ic l e a l i g n m e n t i s o v e r c o m e d b y t h e s i m u l t a n e o u s g a i n i n e x c l u d e d v o l u m e e n t r o p y ( p o s i t i o n a l e n t r o p y ) . t h is p h a s e t r a n s i t io n i s p u re ly e n t r o p y d r i v e n , a n d e n e r g y s h o w s n o i n fl u e n c e . t h e f a c t o r th a t d e t e r m i n e s t h e p h a s e b e h a v io r o f c o l l o id a l l i q u i d c ry s t a l s i s v o l u m e 5 山东大学博士学位论文 f r a c t i o n , b u t n o t t e m p e r a t u r e . i - n如a s e c o e x i s t e n c e i n mg a l l d h d i s p e r s i o n s d e m o n s t r a t e s i - n p h a s e t r a n s it i o n i s a f i r s t o r d e r p h a s e t r a n s i t i o n , t h e c r it i c a l c o n c e n t r a t i o n o f i - n p h a s e t r a n s i t i o n i s 1 0 % i n m g a l l d h d i s p e r s i o n , a n d i t s h o w s a s i n g l e n e m a t ic p h a s e a b o v e 2 5 % c o n c e n t r a t i o n . mg 2 a 1 l d h d i s p e r s i o n u n d e r g o e s i - n p h a s e t r a n s i t i o n a t 1 6 % c o n c e n t r a t i o n , a n d e x h i b it s s i n g l e n e m a t i c p h ase a t 3 9 % c o n c e n t r a t i o n . t h e d i ff e r e n c e o f t h e c r i t i c a l c o n c e n t r a t i o n c o m e s f r o m t h e l o w e r s u r f a c e c h a r g e d e n s i t y o f m g 2 a l l d h p a r ti c l e s , w h i c h c a u s e s s m a l l e r e ff e c t iv e v o lu m e f r a c t i o n . mg a l l d h d i s p e r s i o n s s e p a r a t e s i n t o i p h a s e a n d n p h a s e b y s p i n o d a l d e c o m p o s i t i o n a t re l a t i v e l o w e r v o l u m e f r a c t i o n a n d b y n u c l e a t i o n a n d g r o w t h a t r e l a t i v e h i g h e r v o l u m e f r a c t i o n . e l e c t r o l y t e s s h o w s i g n i f ic a n t e ff e c t o n p h a s e b e h a v i o r o f l d h d i s p e r s i o n s . a n e w o r d e r e d 帅a s e a p p e a r s w i t h a d d i t i o n o f n a c l , w h i c h r e s u l t s i n 3 p h a s e s c o e x i s t e n c e i n t h e o r i g i n a l i - n p h a s e c o e x i s t e n c e r e g i o n . t h e r e a r e n o s m e c t i c p h a s e a n d c o l u m n a r p h a s e o b s e r v e d i n l d h d i s p e r s i o n s , w h i c h i s t h o u g h t o f c o m i n g f r o m t h e h i g h p o l y d i s p e r s i t y a n d h i g h s u r f a c e c h a r g e d e n s it y o f l d h p a r t i c l e s . t h e t r a n s p a r e n c y o f f e - a l - m g l d h d i s p e r s i o n s i s l o w e r t h a n m g - a l l d h d is p e r s i o n s , t h e l i q u i d c ry s t a l p h as e b e h a v i o r i s n o t s o v i s i b le w i t h o p t i c a l m e t h o d s . f u rt h e r m o r e , t h e t y p i c a l t h e r m o d y n a m i c a l f e a t u r e o f f i r s t o r d e r p h as e t r a n s it i o n o f i - n p h a s e c o e x i s t e n c e c a n t b e o b s e r v e d b e c a u s e a fl u i d - s o l i d p h a s e t r a n s i t i o n o c c u r s b e f o r e i - n . t r a n s i t i o n . f e - a i - m g l d h d i s p e r s i o n s a re m o r e s u it a b l e f o r g l a s s t r a n s i t i o n m o d e l t h a n f o r l iq u i d c ry s t a l 灿a s e t r a n s i t i o n m o d e l s . l iq u i d c r y s t a l p h a s e s o f l d h s d i s p e r s i o n s b e l o n g t o a s p e c i a l c l a s s o f c o l l o i d a l s o ft c o n d e n s e d m a tt e r s . t h e y p o s s e s s t h e e s s e n t i a l f e a t u re s o f s o ft m a t t e r s . t h e l i q u i d c ry s t a l p h a s e s o f l d h s d i s p e r s i o n s a r e e s p e c i a l l y p r e d o m i n a n t f o r l i q u i d c ry s t a l p h a s e t r a n s i t i o n m o d e l s o r f o r a p p l i c a t i o n s . c o n c e r n i n g l d h s s a m p l e s , p e r m a n e n t p o s i t i v e s u r f a c e c h a r g e o f t h e p a r t i c l e s c a m e f r o m i o n r e p l a c e m e n t i n t h e s h e e t w h i c h c a n b e t u n e d b y v a r i n g d i - a n d t r i - v a l e n t m e t a l i o n r a t i o s , v a r i b l e s u r f a c e c h a r g e o f t h e p a r t i c l e s . c a n b e c o n t ro l e d b y e l c t r o l y t e s a n d p h v a l u e . u n d e r t h i s c o n s i d e r a t i o n c o l l o i d a l d i s p e r s i o n s o f l d h s c a n s e r v e a s b e tt e r m o d e l s y s t e m s t o i n v e s t i g a t e p h a s e t r a n s i t i o n s i n e l e c t r o s t a t i c s t a b i l z e d p l a t e - l i k e c o l l o i d s . f u r th e r m o r e , l d h s h a v e 山东大学博士学位论文 d e v e l o p e d i n t o a l a r g e f a m i l y o f m a t e r i a l s . o n e c a n p r e p a r e l d h s w i t h p a rt i c u l a r p r o p e rt i e s b y s e l e c t i n g a p p r o p r i a t e m e t a l i o n s -t o f o r m t h e b r u c i t e - l i k e s h e e t s a n d i n t e r c a l a t in g f u n c t i o n a l m o le c u l e s i n t o t h e g a l l a r y b e t w e e n t h e s h e e t s . t h i s w o u l d m a k e l d h s p l a t e l e t s b a s e d l y o t r o p i c l i q u i d c ry s t a l s o f p r o m i s i n g s c i e n t i f i c a n d t e c h n o l o g i c a l a p p l i c a t i o n s . i n a d d i t i o n , t h e l i q u i d c ry s t a l p h a s e b e h a v i o r o f c o l l o i d a l d i s p e r s i o n s o f n e g a t i v e l y c h a r g e d m o n t m o r il l o n i t e p l a t e l e t s a n d t h e e ff e c t o f p e g o n t h e r h e o l o g i c a l p r o p e rt i e s o f m o n t m o r i l l o n i t e d i s p e r s i o n s w e r e s t u d i e d . mo n t m o r i l l o n i t e d i s p e r s i o n s s h o w i s o t r o p i c - n e m a t i c户a s e t r a n s i t i o n s w i t h p a rt i c l e c o n c e n t r a t i o n i n c r e as i n g . a d d i t i o n o f p e g f a v o r s n e m a t i c p h a s e . i - n p h a s e c o e x i s t e n c e c a n t b e o b s e r v e d b e c a u s e a fl u i d - s o l i d p h a s e t r a n s it i o n o c c u r s a t f i r s t a n d t h e r i g i d i t y o f t h e s o l i d p h a s e b l o c k i n p h as e s e p a r a t i o n t h e r h e o lo g y t e s t s a r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e e ff e c t o f t h e v a r io u s i n g r e d i e n t s o f p e g s o n t h e t h e o l o g i c a l p r o p e rt i e s o f m o n t m o r i l l o n i t e s u s p e n s i o n . i t s t u rn e d o u t t h a t p e g a l o n e i n d u c e s a c e rt a i n fl o c c u l a t i o n o f m o n t m o t i l l o n i t e p a r t i c l e s . h o w e v e r , it l e a d s t o s t a b i l i z a t io n w h e n k c i i s p re s e n t . t h e p r e s e n c e o f k c i a n d p e g t o g e t h e r b r i n g s o n t h e ir r e g u l a r f a c e - t o - f a c e s t a c k b e t w e e n m o n t m o r i l l o n i t e p