一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備方法，簡要步驟表述如下：提純后的鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土，鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土水懸浮液，加入0～50份水，充分?jǐn)嚢铦櫇?，制成懸浮液。加?.02～0.5份（以膨潤土重量計）的酸，以50～500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5～10h，即可制得氫基超細(xì)膨潤土漿料。氫基超細(xì)膨潤土漿料加熱至40～90℃，在強烈攪拌下，進行有機復(fù)配改性后，經(jīng)壓濾、烘干、粉碎、包裝制得低粘度高防沉有機膨潤土。本發(fā)明所述的制備方法具有工藝操作簡單、效率高、易工業(yè)化的特征。所述的有機膨潤土產(chǎn)品在二甲苯溶劑中具有如下指標(biāo)（二甲苯/有機土/95%乙醇：94g/4g/2.5mL）：粘度不大于1.5Pa.S；防沉降性大于97mL/1.5g。
【專利說明】一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機膨潤土是近年來發(fā)展起來的一種新領(lǐng)域的精細(xì)化學(xué)品，應(yīng)用廣泛，是油漆、涂料、石油、化妝品等工業(yè)不可缺少的添加劑。作為防沉助劑用于油漆中，可防止顏料沉底結(jié)塊；用于乳化液，可作流速控變劑；用于溶劑性油墨，可作增稠助劑，以調(diào)整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性；用于石油鉆井，可作配制油基泥漿助劑，增加泥漿的稠度、泥漿分散性和懸浮性；同時還作為均染劑、織物柔軟劑用于紡織工業(yè)中。
[0003]膨潤土是以蒙脫石礦物為主要成分的粘土礦，為含少量堿土金屬的含水層狀鋁硅酸鹽礦物。蒙脫石晶體由兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片組成，屬2: I層型。層間的一些陽離子可和外界離子交換，鈉基膨潤土可以用離子交換法，把體積較大的有機陽離子引進層間，使親水性的鈉基膨潤土轉(zhuǎn)變成親油性的有機插層膨潤土，形成大孔洞功能性材料，這就是有機膨潤土。蒙脫石的有機化即改性工藝是決定最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵步驟，而改型的完全程度直接決定有機化的完全程度從而直接影響有機土的各方面性能。[0004]蒙脫石是由多層疊置的晶片組成，由于電荷不平衡，晶層底面帶有負(fù)電荷，端面為正電荷，從而在水介質(zhì)中形成端面吸附的卡房式結(jié)構(gòu)，卡房式結(jié)構(gòu)也可想像成蒙脫石晶片是以幾十乃至上千的聚集簇形式懸浮于漿液中，卡房式結(jié)構(gòu)不利于鈉離子、氫離子與聚集簇中心的蒙脫石內(nèi)部可交換離子充分交換，會進一步影響有機化的充分進而影響產(chǎn)品的最終性能。為了使多層疊置的晶片分散及離子交換完全，傳統(tǒng)的工藝有借助于分散劑靜置分散鈉化及在漩流分級過程中實現(xiàn)分散鈉化，最近幾年如超聲、球磨、均質(zhì)等技術(shù)也已被應(yīng)用到有機土的制備工藝中。靜置分散鈉化是根據(jù)鈉化土在水中有良好的懸浮穩(wěn)定性，依靠分子離子自身的運動達(dá)到分散剝離的效果。靜置分散鈉化具有鈉化時間長、占地面積大等缺點，由于是靜置的，多層疊置的晶片分散及鈉化效果并不理想。在漩流分級過程中，漩流分級時產(chǎn)生的沖擊、剪切有利于多層疊置的晶片分散，但由于作用時間不長，分散效果同樣不甚理想，且漩流分級具有損耗大、浪費原料的特點。研究表明:經(jīng)靜置分散鈉化4天或經(jīng)漩流分級二次，蒙脫石在水中懸浮液的平均粒度約為3~10 μ m，說明蒙脫石仍以幾十至上百層的晶片疊置形式存在，這在很大程度上阻礙了鈉化的充分完成，同時更是將這種不利影響帶到了下一步有機化加工過程中。
[0005]有機化改性工藝是有機土制備中的最關(guān)鍵工藝，在有機化過程中，有機陽離子與蒙脫石結(jié)構(gòu)是否匹配是一關(guān)鍵因素。陽離子的類別、種類，離子的交換程度，將決定最終有機膨潤土的產(chǎn)品性能，目前國內(nèi)外常用的有機陽離子以單長碳鏈的季銨鹽為主，且使用時
以單一結(jié)構(gòu)為主。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備新工藝。[0007]鈣基、鎂基、鈉基膨潤土可在弱酸性氛圍中方便的轉(zhuǎn)變?yōu)闅浠驖櫷粒瑢⒚擅撌瘜娱g的陽離子用離子交換法獲得氫基膨潤土的過程稱為氫化改型，氫化土由于在水中有良好的分散穩(wěn)定性可與季銨鹽陽離子經(jīng)離子交換制得有機膨潤土。與傳統(tǒng)的必須由鈉基土制備有機土工藝相比，本發(fā)明提供了一種新的思路實現(xiàn)有機土的獲得，即先制得氫基土再用季銨陽離子置換蒙脫石層間氫離子來制備有機土，更為關(guān)鍵的是酸性氛圍的存在有利于改變蒙脫石端面電荷分布情況，可在不使用分散劑及不采用非常規(guī)手段如超聲、球磨、均質(zhì)技術(shù)的情況下，僅經(jīng)常規(guī)攪拌即可打破蒙脫石端面吸附的卡房式結(jié)構(gòu)，促進蒙脫石聚集簇的分散，獲得氫化充分的超細(xì)膨潤土漿料，解決傳統(tǒng)工藝中鈉化的不充分難題。
[0008]在有機化步驟中，相比傳統(tǒng)使用的單長碳鏈季銨鹽，以雙長碳鏈季銨陽離子為改性劑改性所制產(chǎn)品一方面有更大的蒙脫石層間距，另一方面有機物比重增加，以上兩方面保證了產(chǎn)品在有機溶劑如二甲苯中有很好的防沉降性能。為了滿足產(chǎn)品的高防沉要求，控制改性劑季銨陽離子總碳原子數(shù)介于30~44之間。采用復(fù)配改性技術(shù)可很好的解決有機陽離子與蒙脫石結(jié)構(gòu)的匹配問題。改性劑的復(fù)配使用可使有機化更為充分，這可從產(chǎn)品具有高灼燒失量體現(xiàn)。
[0009]所述的低粘度高防沉有機膨潤土產(chǎn)品由以下原料按步驟(1)~(3)制備而成:提純后的膨潤土，O~50份(以膨潤土重量計)水，0.02~0.5份的酸，0.5~2份的有機復(fù)配改性劑；步驟(1)在提純后的膨潤土中加入O~50份水，充分?jǐn)嚢铦櫇瘢瞥蓱腋∫海?2)在前膨潤土懸浮液中加入0.02~0.5份的酸，以50~500 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5~10 h,即可制得氫基超細(xì)膨 潤土漿料。(3)將步驟(2)制得的氫基超細(xì)膨潤土漿料轉(zhuǎn)入改性釜，通入熱蒸氣加熱到40~90°C，加入0.5~2.0份復(fù)配改性劑改性，再經(jīng)壓濾，烘干，粉碎，包裝制得產(chǎn)品。
[0010]使用原料膨潤土可選用提純后鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土或鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土水懸浮液。
[0011]使用原料酸可選用5~100%醋酸、5~36%鹽酸、5~100%硫酸、5~85%磷酸等有機或無機酸。
[0012]使用的復(fù)配改性劑為不同結(jié)構(gòu)雙長碳鏈季銨鹽按比例復(fù)配，控制季銨鹽總碳原子數(shù)介于30~44之間以調(diào)節(jié)產(chǎn)品高防沉性能。具體不同結(jié)構(gòu)雙長碳鏈季銨鹽可選擇雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基十八烷基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、雙十六烷基甲基芐基氯化銨、雙十八烷基甲基芐基氯化銨、十六烷基十八烷基甲基芐基氯化銨等。
[0013]經(jīng)氫化超細(xì)化，再經(jīng)不同結(jié)構(gòu)雙長碳鏈季銨鹽復(fù)配改性制得的低粘度高防沉有機膨潤土產(chǎn)品在二甲苯中具有如下性能指標(biāo)(二甲苯/有機土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5 mL):粘度不大于1.5 Pa.S ;防沉降性大于97 mL/Ι.5 g。
實施例
[0014]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0015]實施例1
在2000 mL燒杯中，加入蒙脫石含量為96%的鈣基膨潤土 20.0 g，加入800 mL水，攪拌20 min，使鈣基膨潤土充分潤濕分散，加入10 mL 10%磷酸，以轉(zhuǎn)速為500 r/min攪拌10h,加熱到90 °C，攪拌下慢慢加入10.0 g雙十六烷基二甲基氯化銨與7.2 g雙十六烷基甲基芐基氯化銨的100 mL熱水溶液，約0.5 h內(nèi)加完，加完后繼續(xù)攪拌0.5 h，經(jīng)過濾，110 V干燥5 h，粉碎，250目過篩，得產(chǎn)品。經(jīng)檢測所制產(chǎn)品在二甲苯中(二甲苯/有機土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度 1.3 Pa.S ;防沉降性能為 98 mL/Ι.5g。
[0016]實施例2
在2000 mL燒杯中，加入蒙脫石含量為96%的鈉基膨潤土 20.0 g，加入1000 mL水，攪拌20 min，加入2.0 mL 10%硫酸，以轉(zhuǎn)速為300 r/min攪拌3 h,加熱到70 °C，攪拌下慢慢加入10.0 g雙十六烷基二甲基氯化銨與7.2 g雙十六烷基甲基芐基氯化銨的100 mL熱水溶液，約0.5 h內(nèi)加完，加完后繼續(xù)攪拌0.5 h，經(jīng)過濾，110 °C干燥5 h，粉碎，250目過篩，得產(chǎn)品。經(jīng)檢測所制產(chǎn)品在二甲苯中(二甲苯/有機土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度0.96 Pa.S ;防沉降性能為98 mL/Ι.5g。
[0017]實施例3
在2000 mL燒杯中，加入蒙脫石含量為98%的鈣基膨潤土懸浮液1000 mL (固含量2.0%),加入1000 mL水，攪拌20 min，使鈣基膨潤土充分潤濕分散，加入3.0 mL 85%磷酸，以轉(zhuǎn)速為500 r/min攪拌6 h，加熱到70 °C，攪拌下慢慢加入9.5 g雙十八烷基二甲基氯化銨與8.0 g十六烷基十八烷基二甲基氯化銨的100 mL熱水溶液，約0.5 h內(nèi)加完，加完后繼續(xù)攪拌0.5 h，經(jīng)過濾，110 °C干燥5 h，粉碎，250目過篩，得產(chǎn)品。經(jīng)檢測所制產(chǎn)品在二甲苯中(二甲苯/有機土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度0.92 Pa.S ;防沉降性能為99mL/L 5g。
[0018]實施例4
在2000 mL燒杯中，加入蒙脫石含量為98%的鈉基膨潤土懸浮液1000 mL (固含量2.0%)，攪拌20 11^11，加入5.0 mL 99%磷酸，以轉(zhuǎn)速為300 r/min攪拌2 h，加熱到50 °C，攪拌下慢慢加入9.5 g雙十八烷基二甲基氯化銨與8.0 g十六烷基十八烷基二甲基氯化銨的100 mL熱水溶液，約0.5 h內(nèi)加完，加完后繼續(xù)攪拌0.5 h，經(jīng)過濾，110 °C干燥5 h，粉碎，250目過篩，得產(chǎn)品。經(jīng)檢測所制產(chǎn)品在二甲苯中(二甲苯/有機土 /95%乙醇:94 g/4g/2.5ml):粘度 1.2Pa.S ;防沉降性能為 99 mL/Ι.5g。
【權(quán)利要求】
1.一種低粘度高防沉有機膨潤土的制備新工藝，所述的低粘度高防沉有機膨潤土產(chǎn)品由以下原料按步驟(1)~(3)制備而成:提純后的膨潤土，O~50份(以膨潤土重量計)水，0.02~0.5份的酸，0.5~2份的有機復(fù)配改性劑；步驟(1)在提純后膨潤土中加入O~50份水,充分?jǐn)嚢铦櫇?，制成懸浮液?2)在前膨潤土懸浮液中加入0.02~0.5份的酸，以50~500 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5~10 h，即可制得氫基超細(xì)膨潤土漿料；(3)將步驟(2)制得的氫基超細(xì)膨潤土漿料轉(zhuǎn)入改性釜，通入熱蒸氣加熱到40~90 V，加入0.5~2.0份有機復(fù)配改性劑進行有機復(fù)配改性后，經(jīng)壓濾、烘干、粉碎、包裝制得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低粘度高防沉有機膨潤土，使用原料膨潤土可選用提純后的鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土，鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土水懸浮液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的低粘度高防沉有機膨潤土，步驟(2)制得的為氫基超細(xì)膨潤土漿料，與傳統(tǒng)須由鈉基土制備有機土工藝相比，本工藝直接用氫基超細(xì)膨潤土漿料進行有機復(fù)配改性制備有機土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的低粘度高防沉有機膨潤土，使用原料酸可選用5~100%醋酸、5~36%鹽酸、5~100%硫酸、5~85%磷酸等有機或無機酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的低粘度高防沉有機膨潤土，步驟(2)中使用的有機復(fù)配改性劑為不同結(jié)構(gòu)雙長碳鏈季銨鹽按比例復(fù)配，控制季銨鹽總碳原子數(shù)介于30~44之間以調(diào)節(jié)產(chǎn)品高防沉性能；具體不同結(jié)構(gòu)雙長碳鏈季銨鹽可選擇雙十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基十八烷基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、雙十六烷基甲基芐基氯化銨、雙十八烷基甲基芐基氯化銨、十六烷基十八烷基甲基芐基氯化銨等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的低粘度高防沉有機膨潤土產(chǎn)品在二甲苯中，具有如下性能指標(biāo)(二甲苯/有機土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5 mL):粘度不大于1.5 Pa.S ;防沉降性大于97mL/1.5 g0
【文檔編號】C01B33/44GK103936021SQ201410135048
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】盛衛(wèi)堅, 蔣樂高, 高建榮, 賈建洪, 馬敏, 陳志玨, 楊帆 申請人:浙江工業(yè)大學(xué), 浙江紅宇新材料有限公司