專(zhuān)利名稱(chēng)：粘土的活化方法和活性粘土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活化蒙脫石粘土的方法和利用該法獲得的活性蒙脫石粘土。尤其涉及能使蒙脫石粘土在溶有無(wú)機(jī)電解質(zhì)的非水溶液中可膨脹和/或可分散的方法，像鹵水(如海水)或水泥/水體系(如砂漿或混凝土)，該體系是不能使蒙脫石粘土膨脹的。同時(shí)也涉及利用該法獲得的活性蒙脫石粘土。
主要含有礦物粘土蒙脫石的皂土(膨潤(rùn)土)是典型的蒙脫石粘土。它在水中具有顯著的膨脹能力或分散特性，在用水膨脹時(shí)，它的體積要比它原有的體積增長(zhǎng)幾倍，形成一種半固體的凝膠或高粘度的膠態(tài)分散體。然而，皂土呈現(xiàn)如此高的膨脹能力和分散特性的介質(zhì)只限于不含有或含有很少電解質(zhì)的淡水體系。同時(shí)，還沒(méi)有一種技術(shù)能使蒙脫石粘土，像皂土，在含有高濃度無(wú)機(jī)電解質(zhì)的電解質(zhì)水溶液中進(jìn)行膨脹，像鹵水(如海水)，砂漿/水體系或混凝土/水體系。在這樣一個(gè)電解質(zhì)水溶液中分散蒙脫石粘土如皂土的傳統(tǒng)方法包括用淡水使蒙脫石粘土膨脹，隨后分散，同時(shí)在分散體中添加一種陰離子表面活性劑，如烷基硫酸鈉、烷烴磺酸鈉或腐殖酸鈉；縮合磷酸鹽，像焦磷酸四鈉或六偏磷酸鈉；或聚合電解質(zhì)，像聚丙烯酸鈉或聚丙烯酰胺的部分水解產(chǎn)物，以提高粘土顆粒間的靜電斥力，以此使顆粒分散成膠體顆粒。由于以這種方式獲得的分散，粘度不夠，通常的實(shí)踐是，當(dāng)需要高粘度時(shí)，添加大量昂貴物質(zhì)提高其粘度以達(dá)到所需要的水平，像添加黃原膠(Xanthan gun)。目前還沒(méi)有辦法讓蒙脫石粘土在電解質(zhì)水溶液中充分顯示它的特征的膨脹能力。例如，Nature.Vol.173，No.4397，PP.255-256(1954)公開(kāi)一篇文章，題目是“蒙脫石的結(jié)晶膨脹-利用電解質(zhì)控制膨脹”，該文章闡述鈉型蒙脫石在濃度不低于0.3N(以質(zhì)量計(jì)約1.8％)的氯化鈉水溶液中膨脹是有限的結(jié)晶膨脹。
而在工業(yè)中優(yōu)選使用的蒙脫石粘土的特性是稱(chēng)之為滲透膨脹，這種膨脹伴隨著顯著的體積膨脹，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了結(jié)晶膨脹。由于電解質(zhì)在膠體顆粒上的脫水效應(yīng)和電荷中和效應(yīng)，蒙脫石粘土不能在電解質(zhì)水溶液中呈現(xiàn)出滲透性膨脹。
S.Olejnik，A.M.Posner和J.P.Quirk，Clays and Clay Mine-rals，Vol.22，PP.361-365(1974)中介紹了蒙脫石在極性有機(jī)液體中膨脹的試驗(yàn)，這種極性有機(jī)液的偶極矩與水相接近，并且它的相關(guān)介電常數(shù)比水高，報(bào)導(dǎo)蒙脫石只在甲酰胺HCO-NH2和N-甲基甲酰胺HCO-NH(CH3)中呈現(xiàn)出滲透性膨脹。然而，本發(fā)明證實(shí)這些液體對(duì)于活化蒙脫石粘土使之在電解質(zhì)水溶液中呈現(xiàn)出滲透性膨脹沒(méi)有作用。這些有較高的相關(guān)介電常數(shù)的有機(jī)溶劑是質(zhì)子型溶劑，這一點(diǎn)從它們的分子式看很明顯，因此可假定其作用就象水對(duì)電解質(zhì)一樣。
用長(zhǎng)鏈脂肪銨離子如十八(烷)基銨離子對(duì)皂土進(jìn)行陽(yáng)離子交換處理獲得的有機(jī)銨皂土，可用添加低分子量高極性物質(zhì)像甲醇或乙醇激活，因此用有機(jī)液體基本上可以使其膨脹，正如在R.E.Grim，Clay Mineralogy，P.266，McGraw-Hill Book CO.，Inc.，(1953)中所報(bào)導(dǎo)的。今天，有機(jī)銨皂土，稱(chēng)為親有機(jī)物質(zhì)的皂土，在商業(yè)上用來(lái)作為有機(jī)溶劑型涂料或印刷墨汁的增稠劑，或作為潤(rùn)滑油的膠凝劑，商品名稱(chēng)為“Organite”(由Nihon Yuki Nendo k.k.制造)，“S-Ben”(由Nihon Yuke Nendo k.k.制造)，“Orben”(由Shiraishi Kogyo k.k.制造)，“Bentone”(由Rheox Inc.，U.S.A.制造)，或者“Claytone”(由Southern Clay Products，Inc.制造)。在使用這些親有機(jī)物質(zhì)的皂土?xí)r，與高極性添加劑，像甲醇、乙醇、丙酮或碳酸1，2-亞丙酯的結(jié)合使用，已被廣泛采用。然而由于完全是斥水的，親有機(jī)物質(zhì)的皂土僅僅可用于中極性至低極性的有機(jī)液體，像溶劑油(mineral spirit)、甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸二辛酯，和石油潤(rùn)滑油，并且在電解質(zhì)水溶液像鹵水或水泥泥漿中，基本上是不可濕的、不膨脹的，也是不分散的。
皂土在淡水體系內(nèi)的膨脹能力和膠態(tài)分散性已被用作民用工程中土地鉆探穩(wěn)定流體或者已被用作油井、地?zé)峋?、一般井等鉆探中的鉆探流體。然而，在大陸架或沿海區(qū)域進(jìn)行海岸鉆探中，皂土的土地鉆探穩(wěn)定流體或鉆探流體在與成的地下水(即海水)相接觸時(shí)，會(huì)嚴(yán)重惡化變質(zhì)。
皂土已被用在水泥薄漿中防止水泥沉積，但是由于來(lái)自水泥的洗脫堿，皂土顆粒會(huì)產(chǎn)生絮凝，使它難以控制水泥薄漿的流動(dòng)性。進(jìn)而，也不能為改善密封特性以高濃度將皂土摻合到水泥漿中。
可膨脹粘土像皂土，作為使地基抗水滲透的組分是極為重要的，而且被用作密封劑來(lái)防止水從貯槽、水庫(kù)、或池塘的側(cè)壁或底部泄露出去。它們也發(fā)現(xiàn)可用作能形成抗?jié)B透層的土壤調(diào)節(jié)劑，以防止來(lái)自埋填工業(yè)廢物地區(qū)水的污染。在任何應(yīng)用中，它們只對(duì)淡水有效，它們的防水性能對(duì)于海水一類(lèi)鹵水攻擊卻是無(wú)效的。
采用敷設(shè)地質(zhì)合成粘土襯墊技術(shù)來(lái)防止地下結(jié)構(gòu)受到地下水的侵透，地質(zhì)合成粘土襯墊是一種層壓材料，其是由耐久性合成樹(shù)脂和一層細(xì)皂土顆粒的地質(zhì)膜制成。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，局部受到如海水一類(lèi)鹵水的浸蝕時(shí)，地質(zhì)合成粘土襯墊必須預(yù)先用淡水進(jìn)行膨脹，從而使得完成這項(xiàng)技術(shù)變得很難。
前面所說(shuō)的蒙脫石粘土的實(shí)際不足點(diǎn)是因?yàn)檫@樣一個(gè)事實(shí)，即蒙脫粘土的主要成分，粘土型的礦物蒙脫石，屬于疏水型膠體，本質(zhì)上，受到電解質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生絮凝，而不能成為膠體。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服上述蒙脫石粘土的缺陷的方法以及沒(méi)有上述缺陷的活性蒙脫石粘土。即，該目的是提供一種活化蒙脫石粘土的方法，以使它們能用電解質(zhì)水溶液進(jìn)行膨脹和/或在電解質(zhì)水溶液中能夠分散，并達(dá)到與用淡水膨脹或/和在淡水中分散時(shí)一樣的程度，同時(shí)還提供一種活性蒙脫石粘土。
由于存在于晶格層的層間點(diǎn)上和晶格層表面上的可交換陽(yáng)離子(如鈉離子，鎂離子，和鈣離子)和水分子之間的相互作用，添加了蒙脫石的水膨脹能力。具體地說(shuō)是水分子在可交換陽(yáng)離子上的水合力，水分子的偶極距，水分子的氧原子和氫原子之間氫鍵力，可交換陽(yáng)離子和帶負(fù)電荷晶層之間的靜電吸引等等，在層間空間中彼此之間相互作用。
本發(fā)明者們從一組極性物質(zhì)中尋找一種物質(zhì)，能夠增加蒙脫石粘土在電解質(zhì)水溶液中的膨脹能力，這些極性物質(zhì)對(duì)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子具有很強(qiáng)的親合力，以致溶解無(wú)機(jī)電解質(zhì)，而且也具有無(wú)限溶解水或在水中無(wú)限溶解的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯，和二甲基亞砜可滿(mǎn)足要求。所有這些有機(jī)化合物具有比醇類(lèi)更高的相關(guān)介電常數(shù)，這明顯表現(xiàn)于它們的分子結(jié)構(gòu)上，它們是非質(zhì)子極性溶劑，沒(méi)有提供氫的特性。
完成本發(fā)明目的的一種方式是活化蒙脫石粘土的方法，該法中，將蒙脫石粘制成粉末，細(xì)顆粒或含水漿糊狀；添加液體形式或水溶液形式的適量的至少一種非質(zhì)子極性溶劑，充分混合，并充分?jǐn)嚢枋箻O性溶劑吸收到蒙脫石粘土中。這類(lèi)非質(zhì)子極性溶劑具有比醇類(lèi)更高的相關(guān)介電常數(shù)，像N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯、和二甲基亞砜。
另一種活化蒙脫石粘土的方法，該法中，將粉末狀蒙脫石粘土添加到電解質(zhì)水溶液中，該電解質(zhì)水溶液預(yù)先溶有適量的一種相關(guān)介電常數(shù)比醇類(lèi)更高的非質(zhì)子極性溶劑。
再一種活化蒙脫石粘土方法，該法中，將粉末狀蒙脫石粘土添加到電解質(zhì)水溶液中，獲得絮凝顆粒的懸浮液；然后再將適量的非質(zhì)子極性溶劑添加到懸浮液中，該極性溶劑具有比醇類(lèi)更高的相關(guān)介電常數(shù)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種活性蒙脫石(包括一種具有蒙脫石結(jié)構(gòu)的合成硅酸鹽)，其上吸附一種適量的，具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑。
在本發(fā)明中可以使用的蒙脫石粘土含有粘土礦物，像蒙脫土、貝得石、綠脫石、皂石、鋰蒙脫石和富鎂蒙脫石；天然粘土含有這些粘土礦物作為主要成分；和合成硅酸鹽(如，Laponite)具有類(lèi)似的層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶液是那些具有很強(qiáng)極性，具有不貢獻(xiàn)質(zhì)子特性和具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的化合物，像具有被二甲基取代的氨基的化合物，如N，N-二甲基甲酰胺(下面縮寫(xiě)為DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(下面縮寫(xiě)為DMA)；1，2-二醇碳酸酯，如碳酸亞乙酯和碳酸1，2-亞丙酯；具有無(wú)氫原子結(jié)合到氧原子上的化合物，如二甲亞砜(下面縮寫(xiě)為DMSO)。在本發(fā)明中，碳酸亞乙酯和碳酸1，2-亞丙酯優(yōu)選作為非質(zhì)子極性溶劑。表1中列出了這些有機(jī)化合物的化學(xué)式和相關(guān)介電常數(shù)。為了參考也列出了甲醇、乙醇和水的化學(xué)式和相關(guān)介電常數(shù)。
表1有機(jī)化合物化學(xué)式 相關(guān)介電常數(shù)*DMF HCO-N(CH3)236.71(25℃)DMA CH3CO-N(CH3)237.78(25℃)碳酸亞乙酯 89.6(40℃)碳酸1，2-亞丙酯 69.0(23℃)DMSO 48.9(20℃)甲醇 CH3OH 33.(25℃)乙醇 CH3CH2OH 23.8(25℃)水H2O 80.1(20℃)78.3(25℃)注*根據(jù)Yozai Handbook 1st Ed，Kodansha(1976)。
蒙脫石粘土在電解質(zhì)水溶液中的膨脹能力可以用下面(1)-(4)中任何一種方法進(jìn)行評(píng)估1)稱(chēng)取2g粘土粉末樣品，一點(diǎn)點(diǎn)地加入到100ml電解質(zhì)水溶液中，并讓其沉積，24小時(shí)后取樣品體積作為膨脹能力的指示標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)美國(guó)國(guó)家醫(yī)藥藥典所擬定的皂土膨脹能力的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)(USP XXII，NFXVII，PP.1902，1990)。
2)稱(chēng)取2g粘土粉末樣品，添加到100ml電解質(zhì)水溶液中，隨后充分振動(dòng)，靜止24小時(shí)后，讀取沉積的體積。
3)根據(jù)ASTM D4318-84(相當(dāng)于JIS A-1205(1990))所擬定的土壤中的水份極限試驗(yàn)方法，利用電解質(zhì)水溶液測(cè)定粘土樣品的液體極限。
4)借助于攪拌器制備粘土樣品的分散體或懸浮液，測(cè)定其粘度變化，此外，對(duì)分散體或懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾，測(cè)定過(guò)濾速度以獲得關(guān)于分散特性的情報(bào)。
所用非質(zhì)子極性溶劑的量一般不作規(guī)定，因?yàn)樗鶕?jù)電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)的類(lèi)型和濃度，和非質(zhì)子極性溶劑的類(lèi)型和添加方式而變化。雖說(shuō)沒(méi)有限定，但一般所用非質(zhì)子極性溶劑的量至少是5重量份，優(yōu)選10至少重量份，特別優(yōu)選10-100重量份，以100重量份的蒙脫石粘土計(jì)量。
本發(fā)明中可使用的電解質(zhì)水溶液包括含有各種電解質(zhì)的水溶液，像海水、水泥漿、尿、和酸性或堿性水溶液。
具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑，由于它的非質(zhì)子極性溶劑作用，與無(wú)機(jī)電解質(zhì)共同存在于蒙脫石結(jié)晶層的層空間內(nèi)，并且也與水分子產(chǎn)生作用，這是通過(guò)雙極締合進(jìn)行結(jié)合，并且沒(méi)有釋放質(zhì)子，因而減弱陽(yáng)離子和蒙脫石結(jié)晶層表面之間的靜電吸引。結(jié)果，蒙脫石在電解質(zhì)水溶液中呈現(xiàn)出滲透性膨脹。
現(xiàn)在以更詳細(xì)的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但是應(yīng)明白本發(fā)明并不只限定于這些。除非另有所指，所有的份額和百分比都是以重量計(jì)。
實(shí)施例1在砂漿混合器內(nèi)，注入400g波特蘭水泥和100g皂土(“Asama”，Hojun Kogyo Co.Ltd.生產(chǎn))。攪拌5分鐘后，再加入1.0L自來(lái)水，繼續(xù)攪拌5分鐘。加入規(guī)定量的50(wt)％碳酸亞乙酯的水溶液，再繼續(xù)攪拌。用漏斗式粘度計(jì)測(cè)定粘度隨時(shí)間的變化。獲得的結(jié)果示于下面表2。從表2的結(jié)果可明顯看出，將碳酸亞乙酯添加到含有皂土的水泥漿中激活了皂土，而使它產(chǎn)生了膨脹能力。也看到水泥漿的適用期可以利用調(diào)節(jié)碳酸亞乙酯的添加量來(lái)控制。實(shí)施例1所示方案作為富蒙脫石配方對(duì)水泥漿特別有效。
表2漏斗粘度(秒/500ml，25℃)碳酸亞乙酯添加量(g)消耗時(shí)間 0 10 20 30 30*(hr)0 21.122.621.222.420.10.5- 24.323.126.0-1.021.224.023.226.919.91.5- 24.023.427.1-2.022.024.023.427.420.32.5- 24.223.827.7-3.022.724.524.028.320.13.5- 25.124.329.3-4.024.125.4無(wú)流動(dòng)性30.320.14.5- 26.634.1-5.026.127.439.720.25.5- 28.7無(wú)流動(dòng)性-6.030.430.620.36.531.533.4-7.033.737.920.17.538.844.5-8.042.3無(wú)流動(dòng)性20.28.5無(wú)流動(dòng)性20.2注*不含有皂土實(shí)施例2向1000g，由Wyoming，U.S.A.生產(chǎn)(“Superclay”，由Hojunkogyo Co，Ltd生產(chǎn))的含水8(wt)％皂土中添加450ml水和規(guī)定量的1，4-二噁烷、乙二醇、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、DMF、DMA、乙酰胺或碳酸1，2-亞丙酯。充分?jǐn)嚢韬?，使混合物通過(guò)擠壓造粒機(jī)，在60℃的鼓風(fēng)型電恒溫干燥器內(nèi)干燥，用微米級(jí)小型研磨機(jī)(由Ho-sokawa.K.K.生產(chǎn))研磨至200目。用具有如下組份的人造海水測(cè)量所得粉末的膨脹能力，示于下面表3中。
人造海水的組份氯化鈉 2.453(wt)％氯化鎂 0.520(wt)％氯化鈣 0.116(wt)％氯化鉀 0.0695(wt)％硫酸鈉 0.409(wt)％碳酸氫鈉 0.0201(wt)％溴化鉀 0.0101(wt)％導(dǎo)電率 45300μS/cm(25℃)pH 7.85(25℃)
表3皂土的膨脹能力(ml/2g-粘土)有機(jī)化合物的添加量(份/100份-皂土)有機(jī)化合物 010 20 30空白 13.5 - - -1，4-二噁烷-10.210.210.2乙二醇 -12.012.012.5甲酰胺 -12.912.512.0N-甲基甲酰胺 -13.914.014.3DMF-26.225.522.0DMA-20.224.022.5乙酰胺 -14.215.214.4碳酸1，2-亞丙酯-18.227.532.0從表3的結(jié)果可明確，只有用具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑，即DMF、DMA或碳酸1，2-亞丙酯，處理過(guò)的粘土，才呈現(xiàn)出較高的膨脹能力。
實(shí)施例3利用Teradomari海岸，Niigata，Japan所取的天然海水(電導(dǎo)率48500μS/cm(12℃)；pH8.3(14℃)；非揮發(fā)性物質(zhì)含量3.69％)測(cè)定在如實(shí)施例2中所制備的、已用30％碳酸1，2-亞丙酯處理的皂土和未處理皂土的液體極限。結(jié)果，未處理皂土的液體極限為218％；而用30％碳酸1，2-亞丙酯處理的皂土為401％，這就證明本發(fā)明的活性皂土具有較高的液體極限，用作可充分膨脹的皂土。
本發(fā)明的活性皂土對(duì)海水具有很高的液體極限，作為土壤穩(wěn)定劑，在海岸區(qū)域提供防水滲透地基是非常有用的。
實(shí)施例4向500ml日本海的海水中，添加60g以實(shí)施例2相同方式制備的各種處理皂土樣品，為了比較，使用如實(shí)施例2所用相同的未處理皂土，將混合物置于Hamilton Beach混合器內(nèi)(由Hamilton Bea-ch Inc.制造；一種高速旋轉(zhuǎn)混合器)進(jìn)行攪拌20分鐘，制得懸浮液。用Fann粘度計(jì)(“35SA”型，由Fann儀器公司制造)以600轉(zhuǎn)每分鐘，25℃下測(cè)定該懸浮液的粘度，結(jié)果示于表5。
表5樣品 表觀粘度600rpm 25℃(厘泊)未處理皂土 4.820％碳酸1，2-亞丙酯-處理皂土 37.110％DMF-處理皂土 17.520％DMA-處理皂土 23.0按照實(shí)施例4的活性皂土配方，作為在海岸區(qū)域鉆探的穩(wěn)定劑是很有用的，這些區(qū)域的地下水經(jīng)常受到海水的污染。
實(shí)施例5向60g Wyoming生產(chǎn)的皂土(“Superclay”，由Hojun KogyoK.K.生產(chǎn))中添加18g DMSO，并使其吸附到皂土中。將處理過(guò)的皂土添加到500ml的日本海海水中，將混合物置于Hamilton Beach混合器內(nèi)攪拌20分鐘，制成懸浮液。為了比較，制備未處理皂土懸浮液。按照美國(guó)石油研究院所頒布的皂土試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定表觀粘度和過(guò)濾試驗(yàn)，所得結(jié)果示于表6。
表6表觀粘度*濾液**(厘泊)(ml)DMSO-處理皂土12.0 31未處理皂土 5.0 47注*以600轉(zhuǎn)每分鐘25℃下測(cè)定**25℃下以7kg/cm2過(guò)濾30分鐘。
表6結(jié)果清楚地說(shuō)明本發(fā)明對(duì)懸浮液的粘度和過(guò)濾阻力的改進(jìn)。
實(shí)施例6將20g波特蘭水泥和25ml自來(lái)水充分混合攪拌1分鐘，制得水泥漿。加入5g蒙脫石型合成硅酸鹽(“Laponite RD”)，由Lapor-te工業(yè)有限公司，U.K.生產(chǎn))，隨后再充分?jǐn)嚢瑁频貌ㄌ靥m水泥-Laponite泥漿，該泥漿用作空白。
制備具有相同組份的泥漿，向其加入1g碳酸1，2-亞丙酯，攪拌該混合物，測(cè)定粘度隨時(shí)間的變化。所獲結(jié)果示于下面表7。從表7結(jié)果可知，Laponite RD在水泥漿中被活化，呈現(xiàn)出顯著性膨脹，因而快速地獲得該泥漿的粘性。
表7泥漿粘度*(厘泊，23℃)30分60分120分空白(未處理) 125041004500碳酸1，2-亞丙酯處理的 51009500∞(不流動(dòng)性漿)蒙脫石型合成硅酸鹽注*用Tokyo Keiki K.K.制造的Brookfield粘度計(jì)，以6rpm測(cè)定。
對(duì)20g上述水泥和25ml自來(lái)水的混合物，充分?jǐn)嚢?分鐘，制得泥漿，再加入1g碳酸1，2-亞丙酯，120分鐘后其粘度為400厘泊。這清楚地證明碳酸1，2-亞丙酯對(duì)增加水泥漿的粘度沒(méi)有起作用，但激活了Laponite。
實(shí)施例7將20份碳酸1，2-亞丙酯按實(shí)施例2方式吸附到100份蒙脫石型合成硅酸鹽Laponite RD中。將5g該獲得的活性合成硅酸鹽加入到按實(shí)施例6方式由20g波特蘭水泥和25ml水制得的水泥漿中，隨后進(jìn)行攪拌。這種混合物從添加開(kāi)始呈漿態(tài)達(dá)10分鐘。這之后混合物的粘度增加了，從添加開(kāi)始18分鐘后，該混合物變成無(wú)流動(dòng)性的糊狀砂漿，可用刮鏟操作。
實(shí)施例8用1N硫酸水溶液測(cè)定實(shí)施例2制備的碳酸1，2-亞丙酯活化的皂土樣品的膨脹能力，結(jié)果示于下表8中。
表8皂土的膨脹能力(ml/2g-粘土)碳酸1，2-亞丙酯添加量(份/100份-皂土)0 10 20 30Superclay15.5- - -(未處理皂土)活性皂土 - 28.530.532.0從表8的結(jié)果看出，根據(jù)本發(fā)明的活性皂土，即使在1N的硫酸水溶液中，也呈現(xiàn)出較高的膨脹能力。
然后，以上面描述的相同方式測(cè)定相同樣品在0.5N氫氧化鈉水溶液中的膨脹能力，所得結(jié)果示于表9。
表9皂土的膨脹能力(ml/2g-粘土)碳酸1，2-亞丙酯添加量(份/100份-皂土)0 10 20 30Superclay10.0- - -(未處理皂土)活性皂土 - 21.523.827.0從以上結(jié)果可看出，根據(jù)本發(fā)明的活性皂土，即使在強(qiáng)堿性水溶液中也呈現(xiàn)出很高的膨脹能力。
因此，根據(jù)本發(fā)明的活性皂土可用作金屬表面處理劑或去涂料劑的膠凝劑或增稠劑。
實(shí)施例9牲畜或家畜的尿是一種溶有大量各種類(lèi)型電解質(zhì)的水溶液。因此，發(fā)明者們制備了一種試驗(yàn)液體，家畜的模擬尿(人工尿)，如以下所描述，并利用該試驗(yàn)液體測(cè)定如實(shí)施例2中制備的30％碳酸1，2-亞丙酯處理皂土和未處理皂土的膨脹能力和液體極限。結(jié)果示于表10。從中可以看出被處理皂土在人工尿中具有相當(dāng)高的膨脹能力和液體極限。這些結(jié)果表明根據(jù)本發(fā)明的處理皂土可用作廢體液，像家畜的尿的吸收劑。
表10膨脹能力液體極限(ml/2g) (％)未處理皂土 17.531730％碳酸1，2-亞丙酯25.0451處理的皂土人工尿的制備例如，在Furuizumi Iwao(ed)，Jui Seirikagaku，P.302，Bun-eido Shuppan(1988)，J.J.Kaneko(ed.)，Clinical Bioch-emistry of Domestic Animals，3rd Ed.(translated into Japa-nese under the Supervision of Kubo Shuichiro)，P.881，Kin-dai Shuppan(1988)，和J.J.Kaneko(ed.)，Clinical Biochemis-try of Domestic Animals 4th Ed.，P.900，Academic Press(1989)中，描述了各種動(dòng)物尿的成份。參考這些出版物按如下辦法制備以上試驗(yàn)中所用人工尿。在蒸餾水中溶解0.052g氯化鈣，0.248g氯化鎂，57.6g磷酸二氫鈉，8.3g 29％的氨水和20g尿素，制成總體積1升。得到的人工尿電導(dǎo)率為27600μS/cm(23℃)，pH為6.6(23℃)。
具有以上所說(shuō)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明產(chǎn)生了如下效果。
在將粉末狀蒙脫石粘土像皂土直接加入水泥漿的這一步中，由于從水泥洗脫出濃度很高的堿性電解質(zhì)，它的膨脹受到抑制，并以絮凝顆粒與水泥漿混合而保持低粘度。因此，可以制備含有較高含量蒙脫石粘土的水泥漿。本發(fā)明的方法應(yīng)用于該水泥漿，提供了一種富蒙脫石粘土稠漿，它的適用期可任意控制。對(duì)于這種形式的應(yīng)用，可以向施工現(xiàn)場(chǎng)提供水泥和粉末狀蒙脫石粘土的干混合物。
在海岸區(qū)域鉆探工作中，可以利用海水或受海水污染的地下水制備穩(wěn)定流體，這種海水或受海水污染地下水傳統(tǒng)上是不可能用的。
用作擋水層的地質(zhì)合成粘土襯墊或民用工程中的防水材料已不能有效對(duì)抗來(lái)自像海水一類(lèi)的鹵水浸襲。本發(fā)明的活性粘土用作襯墊材料，完全能提供水不滲透的地質(zhì)合成粘土襯墊。
本發(fā)明的活性粘土與地基混合時(shí)，可使地基完全防止鹵水滲透。
利用濕法超速分離制得的純蒙脫石，用作蒙脫石粘土，在精細(xì)化學(xué)工業(yè)中可控制各種電解質(zhì)的膠凝或流變特性。
本發(fā)明的應(yīng)用給那些由于因粘土的疏水膠體特性，難以在電解質(zhì)溶液中獲得充分膨脹或膠體分散，而放棄使用蒙脫石粘土的工業(yè)領(lǐng)域，帶來(lái)了改善的結(jié)果。
參照特殊實(shí)施例已詳盡地描述了本發(fā)明，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域中的人員顯而易見(jiàn)，在其中所做的各種變化或改動(dòng)，都不會(huì)偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種活化蒙脫石粘土的方法，包括用至少一種有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑處理蒙脫石粘土，以使蒙脫石粘土在電解質(zhì)水溶液中可膨脹和/或可分散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的活化蒙脫石粘土的方法，特征在于所說(shuō)的具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯和二甲亞砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的活化蒙脫石粘土的方法，其特征在于所說(shuō)的蒙脫石粘土是一種具有蒙脫石結(jié)構(gòu)的合成硅酸鹽。
4.一種活化要在電解質(zhì)水溶液中膨脹和/或分散的蒙脫石粘土的方法，包括預(yù)先向電解質(zhì)水溶液中添加至少一種具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的活化蒙脫石粘土的方法，特征在于所說(shuō)具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酸胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯和二甲亞砜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4活化蒙脫石粘土的方法，特征在于所說(shuō)的蒙脫石粘土是具有蒙脫石結(jié)構(gòu)的合成硅酸鹽。
7.一種活化要在電解質(zhì)水溶液中膨脹和/或分散的蒙脫石粘土的方法，包括預(yù)先將蒙脫石粘土添加到電解質(zhì)水溶液中，獲得蒙脫石粘土懸浮液，然后再向蒙脫石粘土懸浮液中添加至少一種具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的活化蒙脫石粘土的方法，特征在于所說(shuō)具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯和二甲亞砜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7活化蒙脫石粘土的方法，特征在于所說(shuō)的蒙脫石粘土是具有蒙脫石結(jié)構(gòu)的合成硅酸鹽。
10.一種在電解質(zhì)水溶液中可膨脹和/或可分散的活性蒙脫石粘土，其特征在于它是用至少一種具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑處理的蒙脫石粘土。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的活性蒙脫石粘土，特征在于所說(shuō)的具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯和二甲亞砜。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的活性蒙脫石粘土，特征在于所說(shuō)蒙脫石粘土是具有蒙脫石結(jié)構(gòu)的合成硅酸鹽。
全文摘要
公開(kāi)了一種活化蒙脫石粘土，使其在電解質(zhì)水溶液中具有膨脹能力和/或分散能力，以及獲得活性蒙脫石粘土的方法，該方法包括預(yù)先添加足量的具有比醇類(lèi)更高相關(guān)介電常數(shù)的非質(zhì)子極性溶劑(如，N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸1，2-亞丙酯或二甲基亞砜)到電解質(zhì)水溶液中，其中粘土(或預(yù)先懸浮的粘土)是要被膨脹的和/或被分散的，或者用該化合物處理要被膨脹和/或被分散的粘土。
文檔編號(hào)C09K17/48GK1136014SQ9512111
公開(kāi)日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1995年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月20日
發(fā)明者近藤三二 申請(qǐng)人:豐順礦業(yè)株式會(huì)社