膨润土在水中膨胀主要有以下原因：

晶体结构特性

膨润土的主要成分蒙脱石是一种2:1型层状硅酸盐矿物，其晶体结构由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成。层与层之间的结合力较弱，存在着可交换的阳离子，如钠、钙等。这些阳离子起到平衡电荷的作用，使晶体结构保持稳定，但也为水分子的进入提供了通道。

离子交换作用

当膨润土与水接触时，水中的氢离子等会与蒙脱石层间的可交换阳离子发生离子交换反应。例如，钠基膨润土中的钠离子会部分被水中的氢离子取代。离子交换后，蒙脱石层间的电荷分布发生变化，层间作用力减弱，为层间的扩张创造了条件。

表面电荷与水化作用

蒙脱石颗粒表面带有负电荷，水分子是极性分子，带正电的氢原子一端会与蒙脱石表面的负电荷相互吸引，形成氢键等作用力，从而使水分子吸附在蒙脱石颗粒表面。同时，层间的可交换阳离子也会发生水化作用，吸引大量水分子进入层间，形成水化膜。随着进入层间和吸附在颗粒表面的水分子不断增多，膨润土颗粒体积逐渐膨胀。

渗透压作用

在膨润土与水接触的初期，膨润土颗粒内部的离子浓度相对较高，而周围水溶液中的离子浓度较低，存在着渗透压。为了平衡这种渗透压，水分子会不断地通过半透膜性质的蒙脱石层间进入颗粒内部，导致膨润土颗粒吸水膨胀。