膨润土具有优良的物理化学性质，包括吸水性、溶胀性、粘结性、吸附性、催化活性、触变性、悬浮性、可塑性、润滑性和阳离子交换性等。因此，膨润土是一种应用极其广泛的非金属矿物，近几十年来，它在环境治理、冶金铸造、石油钻井、食品、医药、农业、渔业等行业的使用范围逐年扩大，所以研究膨润土的物理化学性质对进一步开发利用膨润土资源将具有极其重要的理论指导意义。 

一 吸水膨胀性 
    膨润土具有吸湿性，能吸附8～15倍于自己体积的水量。吸水后能膨胀，膨胀倍数是自身原体积的三十余倍。 
    膨润土的主要成分蒙脱石为2∶1层状硅酸盐。其中的Al和Si可被Mg、Ca或Fe离子置换，可交换的阳离子骨架有剩余负电荷，加上蒙脱石晶层间结合力较弱，可吸附阳离子和极性水分子。根据阳离子种类及相对 ，层间能吸附一层或两层水分子。另外，在蒙脱石晶胞表面也吸附了一定水分子。因此，晶层间的这种晶格沿a轴b轴方向延伸，顺c轴方向重叠。C轴长度不固定。钠基蒙脱石比钙基蒙脱石吸水性强。引起蒙脱石膨胀的动力是交换性阳离子和晶层底面的水化能。 
    蒙脱石的吸水作用有一定限度，所吸的水分子层（即水化膜）达到一定厚度并分布均匀时，吸水量达到限度，出现平衡，若此平衡被破坏即失水后，吸水膨胀性能又得以恢复。 
    与钙基膨润土相比，钠基膨润土在水中分散程度高，其特点是吸水速度慢但吸水延续的时间长，总吸水量大，同时Na+的半径小。所以它在蒙脱石单位晶层底面占据的面积小，晶体吸水膨胀倍数就高，最高可达到30倍。钙基膨润土吸水速度快，2h既达到饱和，吸水量少。钠基膨润土的吸水量和膨胀倍数是钙基膨润土的2～3倍。  
    蒙脱石的湿胀和干缩在一定条件下是可逆的。但到层间水完全失掉后再吸水就比较困难，在高温干燥后则完全失去重新水化的能力。钙基蒙脱石失去水化能力的温度是300～390℃，钠基蒙脱石失去水化能力的温度是390～490℃。 

二 分散悬浮性 
    蒙脱石以胶体分散状态存在于溶液中。蒙脱石矿物颗粒细小，它的单位晶层之间易分离，水分子易进入晶层与晶层之间，充分水化后以溶胶形式悬浮于水溶液中。在膨润土分散液中，蒙脱石颗粒可能以单一晶胞或晶层面的平行叠置状存在，也可以是少量晶胞的附聚体：晶层面和晶体端面的附聚体或晶层端面和端面的附聚体。水溶液中，由于蒙脱石晶胞都带有相同的负电荷，彼此同性相斥。在稀溶液里很难凝聚成大颗粒，是一种很好的助悬浮剂。在蒙脱石小颗粒的分散液中，颗粒分布均匀，pH＞7时，助悬效果更好。 
    若在分散液中加入金属阳离子，尤其是高价金属阳离子的加入或溶液的碱度降低至中性甚至弱酸性时，则附聚体会发生聚集、絮凝，分散液呈浓厚悬浮液，颗粒增大，均匀程度差，絮凝发展到整个体系时即成凝胶。比较稀薄的、不稳定的蒙脱石分散液随附聚的发展颗粒逐渐增大，蒙脱石颗粒最后产生沉积。 
    钠基蒙脱石颗粒较细小（钙基蒙脱石矿物颗粒较粗），在水介质中分散性好，可以解离成单位晶胞，在分散液中分布均匀，沉积速度较慢，故分散性好。 

三 触变性 
    触变性是指胶体溶液搅拌时变稀（剪切力降低），而静置后变稠（剪切力升高）的特性，如钻井要求泥浆具有良好的触变性。膨润土结构中的羟基在静置的介质中会产生氢键，使之成为均匀的胶体，并且有一定的粘度。当在外界剪切力存在下进行搅拌时，氢键被破坏，粘度降低，所以膨润土溶液在搅动时悬浮液表现为流动性很好的溶胶液；停止外加搅动就会自行排列成具有立体网状结构的凝胶，并不发生沉降分层和有水离析；再施加外力搅动时，凝胶又能迅速被打破，恢复流动性。这种特性使膨润土在混悬剂方面具有特别重要的意义。对于浓度比较大的蒙脱石水分散液，只要存在絮凝就有触变性。 

四 粘结性和可塑性 
4.1粘结性 
    粘结性指膨润土的胶体悬浮液具有较高的粘度。粘度是胶体流动时固体颗粒之间、固体颗粒与液体之间、液体分子之间等的内摩擦力。 
    膨润土与水混合具有粘结性，其来源于多方面，如膨润土亲水、颗粒细小，晶体表面电荷多样化，颗粒不规则羟基与水形成氢键。由多种聚附形式形成溶胶，使膨润土与水混合具有很大的粘结性。高膨胀性的蒙脱石在水溶液中具有较高的分散度；同时粘土颗粒一般条件下聚集状况稳定，颗粒絮凝具有一定凝聚强度，膨润土与水混合具有很大的粘结性，可以用于钻探泥浆等。 
    蒙脱石在水中的膨胀和分散需要充分的时间，一般要数天至十几天才能稳定，期间粘度随放置时间增长而加大。 
4.2可塑性 
    膨润土具有较好的可塑性，它的可塑性水的百分含量大大高于高岭石和伊利石，而形变所需要的力则较其他粘土小。膨润土中的应力一应变值随蒙脱石交换阳离子种类不同而变化。 
    钠基膨润土的可塑性高，粘结性强。钠基膨润土混合料的工艺性能好，它的湿化强度虽与钙基膨润土做成的混合料接近或略低，但受水分变化的影响小，对水分和热敏感性低，故干化强度和热湿拉强度均较高。 

五 离子交换性 
    从结构上看，蒙脱石是由两层硅氧四面体加，层铝氧八面体构成，在晶胞结构内，高价Si4+、Al3+离子可被低价阳离子同晶置换，致使单位晶层中的电荷不平衡，出现过剩的负电荷，即蒙脱石晶胞成为“大负离子”，每个晶胞所带的静电荷大约是-0.66。蒙脱石晶胞所带负电荷一部分由八面体晶片中（OH-）置换O2-来补偿，一部分静电吸附一些低价阳离子来平衡，被吸附阳离子具有交换性。如吸附Li+、Na+、K+、Ca+、H+等，形成一种特殊的电解质。在纯水中，不溶于水的蒙脱石晶胞骨架负电荷，与带正电荷的阳离子互相制约，在弱电场作用下正离子不能自由移动。当遇到介质中他能自由移动的阳离子时，晶胞层间被吸附的阳离子与溶液中自由运动的另一种阳离子发生交换反应，交换性阳离子被交换到溶液中。 
    粘土矿物的层单胞电荷数在0～4之间变动。在2∶1型粘土矿物中，层单胞电荷数约为0.2和4的矿物不具有明显的阳离子交换性能，在水或极性溶液中也不能发生膨胀。电荷数约为1.8的粘土矿物阳离子交换性能和膨胀性能较小。电荷数约为0.7和1.3的粘土矿物表面和层间的阳离子均具有交换性能，在层间可以进入可交换性阳离子、水分子。因此在水货或性溶液中会发生体积膨胀。 
最常见的可以交换阳离子是Ca2+和Na+。因此，根据所含的可交换阳离子的种类和含量，膨润土又可分为钙基膨润土和钠基膨润土。钠基膨润土较钙基膨润土有更好的阳离子交换能力。Na+的电荷密度较Ca2+小。它与蒙脱石晶格的结合能较小，水化能低，Na+的离解能力强，交换性好，易被交换，存在于蒙脱石交换位置的。Na+几乎能全部被其他高价阳离子取代，钠基膨润土交换吸附有机大阳离子生成的有机蒙脱石复合物稳定性好，不受水的影响。天然钙膨润土可通过化学方法改型为钠基膨润土，。Na+作为阳离子钠基。 
对于不同价离子，高价阳离子被交换能力大于低价阳离子；对于同价离子，水化离子半径小的被交吸附能力大。介质的酸碱度对阳离子交换量也产生影响，当pH＞7时，蒙脱石表面带负电荷。阳离子交换量变大，pH＜7时，蒙脱石表面带正电荷，阳离子交换量变小。 

六 对有机物的吸附性 
蒙脱石中硅氧四面体或铝氧八面体中的Si4+离子或Al离子被其他低价离子取代的晶格置换引起内部电荷不平衡，形成负电性吸附中心，从而具有吸附各种阳离子和极性分子的能力，因此，蒙脱石晶层间和晶包表面能吸附更多种有机分子。同时又由于蒙脱石独特的双八面体结构和层状组合具有较大的比表面积，所以蒙脱石对大分子有机物也具有高度的选择吸附性。 
蒙脱石吸附有机物形成有机蒙脱石复合物，在有机溶剂中也具有膨胀和胶凝作用，对有机溶剂具有稠化能力。 
蒙脱石对有机物质的修形式有交换吸附和物理吸附两种，交换吸附可以是共价键结合，吸附物也可以是离子键结合。换吸附作用使蒙脱石晶层间距加大，同时使亲水的蒙脱石变为疏水的有机蒙脱石复合物，钠基蒙脱石比钙基蒙脱石更容易被有机阳离子取代，形成的取代复合物稳定性也更强，广泛用于制作膨润土稠化剂。物理吸附和蒙脱石吸附极性水分子形成水化膜一样，蒙脱石吸附的极性有机分子取代蒙脱石的层间吸附水呈有机溶剂化膜状态，这种有机吸附不改变蒙脱石的阳离子交换性，一般极性有机分子取代极性水分子是可逆的。但较大的极性有机分子由于吸附能较大，可以取代水，但水无法取代它，所以可以成为一种较稳定的有机蒙脱石复合物存在，物理吸附常在高温或有机溶剂中进行。这种物理吸附能与蒙脱石交换性阳离子的电荷和极性有机分子的偶极距成正比，与作用距离成反比。与交吸附情况不同的是，蒙脱石交换性阳离子价数越高则物理吸附能越大。对多元醇的吸附量，钙基蒙脱石大于钠基蒙脱石，而且取得复合物的吸附时的温度也高。前者260～265℃，或者是165～205℃，同价离子，半径小的吸附能力大，如K+＜Na+＜Ca2+。 

七 稳定性 
7.1热稳定性 
膨润土具有一定的热稳定性。在受热情况下仍具有一定的阳离子交换能力和膨胀性。如100℃加热时离子交换量能达到90mmol/100g以上。继续加热，交换容量逐渐降低。 
蒙脱石晶层间吸附水（H2O-）于300℃左右完全释出，结构水（H2O+）于500℃大量释出，于800℃完全释出，生成无水蒙脱石。 
蒙脱石的熔点与化学成分有关。高铁蒙脱石在1000℃一下融化，贫铁蒙脱石在1200～1300℃尚不能融化，碱金属和碱土金属的存在使蒙脱石耐火度降低。蒙脱石的玻璃化范围不大。 
7.2蒙脱石的化学稳定性及溶解度 
蒙脱石的化学稳定性  蒙脱石不溶于一般的矿酸，氢氟酸是唯一能溶解硅酸盐的溶剂。 
    蒙脱石在室温下不与碱、氧化剂、还原剂反应，具有较好的化学稳定性。 
膨润土的溶解性  蒙脱石的晶格骨架不溶于水，同晶置换在晶层底面的阳离子在水介质中具有亲水性，形成水化膜，同时作为交换剂的反离子可以溶解于水中。一般pH＜7时，晶格中八面体上的离子溶解度大于四面体，酸溶时，碱金属离子、碱土金属离子溶解较快，其次是铁离子。铝溶解较慢，当Al2O3被酸溶解量占总量的75%～80%以上时，晶格被破坏。 
pH＞8时，四面体上少量可溶性硅酸盐上SiO2被溶解下来，其溶解度随碱的浓度增大而增加。 
在中性溶液中，蒙脱石上交换性阳离子即反离子也有一定溶出。 
蒙脱石硅酸盐为极性分子，故不溶于有机溶剂。 

八 无毒性 
膨润土对人、畜、植物无毒害和腐蚀作用，对人体皮肤无刺激，对神经、呼吸系统无影响。因此，可用于医药载体、赋形剂和饲料填加剂等。