專利名稱：一種凹凸棒石粘土的改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的水性涂料中凹凸棒石粘土的改性方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒石黏土(下稱凹土)是以一種層鏈狀過渡結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽(凹凸棒石)為主的黏土礦產(chǎn)，高粘劑凹土以其優(yōu)異的增稠性、懸浮性、搖融性被廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家的涂料、油漆行業(yè)中。目前涂料主要以醇基有機(jī)溶液為主要溶液，由于溶劑型涂料對(duì)環(huán)境和人類健康都危害很大，同時(shí)各類溶劑相對(duì)水來說又較貴，因此世界各國都十分重視發(fā)展 水性涂料，并制訂有關(guān)法規(guī)，嚴(yán)格限制涂料中VOC (揮發(fā)性有機(jī)物)的含量，使用溶劑型涂料的比例越來越小，取而代之的是水性涂料。但由于凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)含有三維立體鏈，在水中分散后其針狀束易發(fā)生聚合反應(yīng)而形成雜亂的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)束縛液體而使體系變稠，使得水性涂料變稠失去效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種改善凹土在水中懸浮性的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供采用以下技術(shù)方案
一種凹凸棒石粘土的改性方法，包括以下步驟
(1)在細(xì)度為200目 400目的凹凸棒石粘土粉末中加入有機(jī)疏水化合物，并加入有機(jī)溶劑，攪拌I 4小時(shí)，然后靜置2 3小時(shí)，制成漿料；所述有機(jī)疏水化合物的重量占凹凸棒石粘土粉末重量的10 15% ;所述有機(jī)溶劑的加入量以凹凸棒石粘土粉末的重量為基準(zhǔn)，每克凹凸棒石粘土粉末加入有機(jī)溶劑I 3ml ;
(2)向步驟(I)中制備的漿料中加入非離子型表面活性劑，在60 80°C下加熱3 7小時(shí)后，過濾；所述非離子型表面活性劑的加入量為凹凸棒石粘土粉末重量的3 5% ；
(3)將步驟(2)中過濾得到的粉末烘干，即得改性凹凸棒石粘土粉末。其中，步驟(I)中，有機(jī)疏水化合物為有機(jī)聚硅氧烷或有機(jī)羧酸如硬脂酸，已二酸等，優(yōu)選環(huán)氧基聚硅氧烷或硬脂酸。有機(jī)溶液為低溫易蒸發(fā)性表面張力大的溶劑，如乙醚，甲苯，二甲苯，甲醇，異丙醇，優(yōu)選二甲苯和異丙醇的混合溶液，二甲苯和異丙醇溶液配比為78. 5vol% 21. 5vol%。攪拌采用行星磨高速攪拌，轉(zhuǎn)速為188r/min，時(shí)間為2 4小時(shí)。步驟(2)中非離子型表面活性劑為聚氧乙烯油醇醚型，乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型，吐溫80型(聚氧乙烯山梨醇酐單油酸脂)，優(yōu)選聚氧乙烯油醇醚型。加熱采用超級(jí)恒溫器，恒溫6(T80°C，利用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌3 7小時(shí)。步驟(3)在在對(duì)粉末進(jìn)行烘干前，先采用有機(jī)溶劑對(duì)粉末進(jìn)行多次清洗，優(yōu)選乙醇溶液(無水乙醇)清洗2 4次。清洗后采用真空烘干箱進(jìn)行烘干，烘烤溫度為8(Γ100 ，時(shí)間為2飛小時(shí)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)利用有機(jī)疏水化合物吸附在凹土粉末表面，從而阻止凹土粉末之間的聚合反應(yīng)；同時(shí)利用包裹在外層的非離子表面活性劑，既能進(jìn)一步抑制凹土粉末間的聚合反應(yīng)，又能使粉末與水很好的浸潤(rùn)。經(jīng)過本發(fā)明改性后的凹土表面吸附一層有機(jī)疏水化合物，呈短枝分布，在水中制備的漿料在7天后懸浮率仍保持在98%以上，具有良好的分散性。


圖I為原始凹土與改性凹土在水中制備的漿料的懸浮性能比較圖。
圖中，I為原始凹土，2為改性凹土。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例I :
1)把50g凹土粉末(細(xì)度為200目 300目)和5g硬酯酸浸泡在IOOml乙醇溶液中，并不停地?cái)嚢?小時(shí)，然后靜置2小時(shí)；
2)在上述混合物中添加2ml吐溫80型非離子型表面活性劑，于60°C水浴攪拌加熱3小時(shí)；
3)將混合物過濾，過濾出地凹土粉末用無水乙醇溶液4次清洗；
4)將清洗后的凹土粉末80°C烘干鍛燒5小時(shí)，即獲得性能突出的凹土粉。實(shí)施例2:
1)把IOOg凹土粉末(細(xì)度為300目 400目)和15g硬酯酸浸泡在IOOml甲苯溶液中，并不停地?cái)嚢?小時(shí)，然后靜置2小時(shí)；
2)在上述混合物中添加4ml吐溫20型非離子型表面活性劑，于80°C水浴攪拌加熱5小時(shí)；
3)將混合物過濾，過濾出地凹土粉末用無水乙醇溶液4次清洗；
4)將清洗后的凹土粉末100°C烘干2小時(shí)，即獲得性能突出的凹土粉。實(shí)施例3
1)把50g凹土粉末(細(xì)度為300目 400目)和5g環(huán)氧基聚硅氧烷浸泡在120ml二甲苯和異丙醇的混合溶液(二甲苯和異丙醇溶液配比為78. 5vol% 21. 5vol%)中，并不停地?cái)嚢?小時(shí)，然后靜置3小時(shí)；
2)在上述混合物中添加2ml吐溫80型非離子型表面活性劑，于60°C水浴攪拌加熱7小時(shí)；
3)將混合物過濾，過濾出地凹土粉末用無水乙醇溶液4次清洗；
4)將清洗后的凹土粉末80°C烘干鍛燒4小時(shí)，即獲得性能突出的凹土粉。實(shí)施例4:
1)把IOOg凹土粉末(細(xì)度為200目 300目)和12g環(huán)氧基聚硅氧烷浸泡在200ml乙醚溶液中，并不停地?cái)嚢?小時(shí)，然后靜置3小時(shí)；
2)在上述混合物中添加4.5ml吐溫80型非離子型表面活性劑，于80°C水浴攪拌加熱7小時(shí)；
3)將混合物過濾，過濾出地凹土粉末用無水乙醇溶液4次清洗；4)將清洗后的凹土粉末80°C烘干鍛燒4小時(shí)，即獲得性能突出的凹土粉。 效果實(shí)施例
取5g原始凹土粉末與5g實(shí)施例3中制備的改性凹土粉末在IOOml水溶液中制備的漿料，如圖I所示，未經(jīng)改性的原始凹土水懸浮液的懸浮性較差，8小時(shí)后懸浮性為97. 9%，7天 后懸浮性降為86. 5%，而經(jīng)過改性的凹土制備的漿料的懸浮性大大提高，7天后懸浮率仍保持在98%以上。未處理的凹土主要呈現(xiàn)棒晶形式，長(zhǎng)度較大，易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，而經(jīng)過改性處理后凹土棒晶被打斷，表面吸附一層有機(jī)疏水化合物，呈短枝狀分布，因此在水溶液中具有非常好的分散性。
權(quán)利要求
1.一種凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在細(xì)度為200目 400目的凹凸棒石粘土粉末中加入有機(jī)疏水化合物，并加入有機(jī)溶劑，攪拌I 4小時(shí)，然后靜置2 3小時(shí)，制成漿料；所述有機(jī)疏水化合物的重量占凹凸棒石粘土粉末重量的10 15% ;所述有機(jī)溶劑的加入量以凹凸棒石粘土粉末的重量為基準(zhǔn)，每克凹凸棒石粘土粉末加入有機(jī)溶劑I 3ml ; (2)向步驟(I)中制備的漿料中加入非離子型表面活性劑，在60 80°C下加熱3 7小時(shí)后，過濾；所述非離子型表面活性劑的加入量為凹凸棒石粘土粉末重量的3 5% ； (3)將步驟(2)中過濾得到的粉末烘干，即得改性凹凸棒石粘土粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于，所述步驟(I)中有機(jī)疏水化合物為有機(jī)聚硅氧烷或有機(jī)羧酸，有機(jī)溶劑選自乙醚、甲苯、二甲苯、甲醇、異丙醇或其混合物；所述步驟(2)中非離子型表面活性劑為聚氧乙烯油醇醚型、乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型或吐溫80型活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于，所述步驟(I)中有機(jī)疏水化合物為環(huán)氧基聚硅氧烷或硬脂酸；所述有機(jī)溶劑為二甲苯和異丙醇的混合溶液，二甲苯和異丙醇的體積比為78. 5:21. 5 ;所述步驟(2)中非離子型表面活性劑為聚氧乙烯油醇醚型活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于，所述步驟(I)中攪拌采用行星磨高速攪拌，轉(zhuǎn)速為188r/min，攪拌時(shí)間為2 4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于所述步驟(2)中采用水浴加熱，且在加熱的同時(shí)進(jìn)行電動(dòng)攪拌。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于所述步驟(3)在對(duì)粉末進(jìn)行烘干前，先采用有機(jī)溶劑對(duì)粉末進(jìn)行多次清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于所述對(duì)粉末進(jìn)行多次清洗的有機(jī)溶劑為無水乙醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凹凸棒石粘土的改性方法，其特征在于所述步驟(3)中烘干采用真空烘干箱，溫度為8(Tl00°C，時(shí)間為2飛小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凹凸棒石粘土的改性方法，包括以下步驟在細(xì)度為200目～400目的凹凸棒石粘土粉末中加入有機(jī)疏水化合物，并加入有機(jī)溶劑，攪拌1～4小時(shí)，然后靜置2～3小時(shí)，制成漿料；向漿料中加入非離子型表面活性劑，在60～80℃下加熱3～7小時(shí)后，過濾；將過濾得到的粉末烘干，即得改性凹凸棒石粘土粉末。本發(fā)明制得的改性凹土在水中分散性好，適合制備水性涂料。
文檔編號(hào)C09C3/08GK102627873SQ20121008367
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者劉斌, 吳紅艷, 姚義俊, 杭燁超 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)