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      一種有機膨潤土及其制備方法

      文檔序號:10502728閱讀:772來源:國知局
      一種有機膨潤土及其制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機膨潤土及其制備方法,包括鈉化后膨潤土,增粘劑,添加劑,其中添加劑包括聚丙烯酸,羥甲基纖維素,淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物,其制備方法通過采用低溫等離子體技術(shù)和膨化技術(shù)的結(jié)合,能夠使鈉化劑順利進入層間進行對鈣離子的替換,提高層間鈉離子替換率,提高了膨潤土的膨脹系數(shù),提高了膨潤土的吸附性和親水性,凝膠性以及穩(wěn)定性,工藝時間短,能耗低,大大節(jié)省了生產(chǎn)成本,在建筑用材,涂料,鑄造和紡織等工業(yè)中起到穩(wěn)定作用。
      【專利說明】
      一種有機膨潤土及其制備方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001] 本發(fā)明涉及礦物處理,具體涉及一種有機膨潤土及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 我國的膨潤土資源豐富,大部分膨潤土均是以鈣基膨潤土為主,但是鈣基膨潤土 的分散性,吸附性和粘性等方面均出現(xiàn)一定的缺陷。為了膨潤土得到更好的利用,對其進行 改性得到改性膨潤土,其中改性后的有機膨潤土具有重要的實用性。有機膨潤土是膨潤土 改性的深加工產(chǎn)品,亦是一種重要的精細化工產(chǎn)品。由于其具有疏水親油的特性,在有機溶 劑中有良好的分散性、加溶性和乳化性,而廣泛用于油漆、油墨、高溫潤滑脂、化妝品、鑄造、 石油鉆井、農(nóng)藥等工業(yè)領(lǐng)域作為防沉淀劑、稠化劑、增粘劑及懸浮劑等。有機膨潤土是用有 機陽離子(如有機銨鹽、季銨鹽等)取代蒙脫石層間的可交換陽離子,從而使膨潤土由親水 疏油性改為親油疏水性的有機土。目前有機膨潤土的制備工藝一般有濕法、干法及預(yù)凝膠 法,大部分是將膨潤土鈉化后,采用季銨鹽進行活化后,得到。
      [0003] 公開號為CN103979564A的中國專利公開了 一種鈉化后的膨潤土,該膨潤土鈉化后 加入的聚乙烯醇和羥丙基甲基纖維素通過碾磨改性得到。公開號為CN104986778A的中國發(fā) 明專利公開了一種鈉基膨潤土以及鈉基膨潤土的雙重鈉化方法,其中加入的添加劑包括微 晶纖維素、鈉鹽修飾的硅膠、膨脹蛭石、硼酸銨、增粘劑和聚丙烯酰胺;公開號為 CN102897783A的中國專利公開了一種泥漿用膨潤土的制備方法,其方法是鈉化后加入高分 子聚合物,其中高分子聚合物選用的是聚丙烯酰胺或羧甲基纖維素鈉。綜上所述,目前的膨 潤土的制備方法均是鈉化后,采用聚丙烯酰胺類或纖維素類化合物通過浸泡,或混合,或熔 融,或碾磨等方法得到。但是聚丙烯酰胺類或纖維素類化合物其水溶性較好,能夠提高膨潤 土的增稠性,凝膠性和親水性。但是其分散性和穩(wěn)定性不佳,容易造成膨潤土團粒,流動性 欠佳,在用于建筑方面,其輔助壁固性能不好。因此,為了提高有機膨潤土質(zhì)量,一種提高有 機膨潤土的流動性和粘性,減少殘留物和工藝時間,提尚輔助壁固性能的有機膨潤土,具有 重要意義。,

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 為了解決上述的不足和缺陷,本發(fā)明提出了一種提高有機膨潤土流動性和粘性, 減少殘留物和工藝時間,提高輔助壁固性能的有機膨潤土及其制備方法。
      [0005] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
      [0006] -種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土90-98份,增粘劑0.5-1 份,添加劑1-3份;
      [0007] 所述鈉化后膨潤土的純度為90 %-95 % ;
      [0008] 所述添加劑包括以下組分的重量百分比: 聚!Λ?烯酸: 10-6()? BlIlBBllIllllll
      [0009] ___ 議 ______議丨; 圍圖_圓圖園畫漏____丨_||||圍_圖_^^
      [0010] 一種有機膨潤土的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:
      [0011] ((1)將純度為90 % -95 %的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理2-8s后,將鈉化劑溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱進行鈉化2-5h,過濾干燥至含 水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0012] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在40-60°C的溫度下 浸泡2-5h,過濾后干燥至含水量為10-20 %,得到改性膨潤土;
      [0013] ⑶將步驟⑵中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化并干燥,即得。
      [0014] 優(yōu)選的,步驟(1)中所述加熱溫度為80-110°C,并在鈉化過程進行攪拌。
      [0015] 優(yōu)選的,步驟(1)所述低溫等離子體處理的溫度為20_40°C,所述低溫等離子體的 頻率為 IOkHz-I OOkHz。
      [0016] 優(yōu)選的,步驟(3)中螺桿擠出機進行膨化溫度為120-180°C,膨化時間為30-60S。 [0017]優(yōu)選的,步驟(1)所述的鈉化劑為溴化鈉,氯化鈉,碳酸鈉和氟化鈉中的任意一種。 [0018]優(yōu)選的,步驟(1)所述的鈉化劑的加入量為原料鈣基膨潤土的3%_8%。
      [0019] 本發(fā)明有機膨潤土,其中的添加劑中為表面活性劑,其中聚丙烯酸和羥甲基纖維 素為常用表面活性劑,通過處理覆蓋在膨潤土的表層,是表層羥基的覆蓋率增強,提高親油 性,能夠提高有機膨潤土在有機溶劑中的分散性。而聚丙烯酸也能覆蓋在膨潤土表面,改善 膨潤土的親水性,提高膨潤土在水中的分散性和懸浮性,同時提高其凝膠強度。而本發(fā)明中 添加劑中,還加入了淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物,并通過低溫 等離子體技術(shù)對膨潤土的進行處理。膨潤土為層狀片礦物,表面的鈣離子容易被鈉離子替 換,但是其層間的替換率較低。低溫等離子體技術(shù)采用高頻放電產(chǎn)生的高能,能夠瞬間打破 層間結(jié)構(gòu),打開后加入鈉化劑,能夠使鈉化劑順利進入層間進行對鈣離子的替換,提高層間 替換率。
      [0020] 鈉化后的膨潤土,加入添加劑,添加劑中的聚丙烯酸,羥甲基纖維素,淀粉丙烯酸 接枝共聚物和聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物直接覆蓋,增加膨潤土表面和層間的覆蓋率, 同時改性后的膨潤土的親油性和親水性得到平衡。層間添加劑覆蓋率的提高,能夠有利于 層狀集合體在溶劑中分散成更薄,更小的片體,提高膨潤土的分散性。加入添加劑后,采用 螺桿擠出機對膨潤土進行了膨化,由于添加了淀粉丙烯酸接枝共聚物,膨潤土層間結(jié)構(gòu)中 充滿了淀粉丙烯酸接枝共聚物,其中的淀粉在高溫高壓的擠出中,分子間距加長或斷裂,使 層間進一步膨脹,加寬層間間距,進而提高了膨潤土的膨脹系數(shù),提高了膨潤土的吸附性和 親水性,凝膠性以及穩(wěn)定性。
      [0021] 本發(fā)明有機膨潤土及其制備方法,其有益效果在于:
      [0022] (1)采用低溫等離子體技術(shù)對膨潤土的進行處理,能夠瞬間打破層間結(jié)構(gòu),打開后 加入鈉化劑,能夠使鈉化劑順利進入層間進行對鈣離子的替換,提高層間鈉離子替換率,提 尚納化品質(zhì)。
      [0023] (2)加入的添加劑,能夠有效覆蓋膨潤土表面和層間,提高膨潤土在溶劑中的分散 性,凝膠性和穩(wěn)定性。膨潤土經(jīng)過了膨化工藝,使層間進一步膨脹,加寬層間間距,進而提高 了膨潤土的膨脹系數(shù),提高了膨潤土的吸附性和親水性,凝膠性以及穩(wěn)定性。
      [0024] (3)添加劑中加入表面活性劑組分,能夠促進膨潤土在水油中的平衡,加入的接枝 共聚物,增加了膨潤土中的分子鏈,使其在溶劑中更加的穩(wěn)定,防止在運用過程中膨潤土的 沉降過程,在建筑用材,涂料,鑄造和紡織等工業(yè)中起到穩(wěn)定作用。
      [0025] (4)本發(fā)明有機膨潤土及其制備方法,工藝時間短,能耗低,大大節(jié)省了生產(chǎn)成本; 且廣品質(zhì)量提尚。
      【具體實施方式】
      [0026]下面結(jié)合具體實施例來進一步詳細說明本發(fā)明。
      [0027] 實施例1
      [0028] 一種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土 98份,增粘劑1份,添加劑 3份;
      [0029]其中鈉化后膨潤土的純度為90%_95% ;
      [0030]添加劑包括以下組分的重量百分比:聚丙烯酸50%,羥甲基纖維素40%,淀粉丙烯 酸接枝共聚物9 % ;聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物1 %。
      [0031] 有機膨潤土的制備方法,包括以下步驟:
      [0032] (1)將純度為90%-95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理,低溫等離子體處理的溫度為20°C,頻率為10kHz,處理時間為5s后,將占原料鈣基膨潤土 4%的溴化鈉溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱至溫度為80°C,并不斷攪拌進行鈉化 5h,過濾干燥至含水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0033] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在60°C的溫度下浸 泡2h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土;
      [0034] (3)將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化,螺桿擠出機進行膨化溫 度為120°C,膨化時間為60s,膨化后干燥,即得。
      [0035] 實施例2
      [0036] 一種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土90份,增粘劑0.5份,添加 劑3份;
      [0037]其中鈉化后膨潤土的純度為90%_95% ;
      [0038]添加劑包括以下組分的重量百分比:聚丙烯酸40%,羥甲基纖維素50%,淀粉丙烯 酸接枝共聚物9.5 % ;聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物0.5 %。
      [0039]有機膨潤土的制備方法,包括以下步驟:
      [0040] (1)將純度為90%-95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理,低溫等離子體處理的溫度40°C,頻率為IOOkHz,處理時間為2s后,將占原料鈣基膨潤土 8%的碳酸鈉溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱至溫度為110°C,并不斷攪拌進行鈉 化2h,過濾干燥至含水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0041] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在40°C的溫度下浸 泡5h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土;
      [0042] (3)將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化,螺桿擠出機進行膨化溫 度為180°C,膨化時間為30s,膨化后干燥,即得。
      [0043] 實施例3
      [0044] 一種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土95份,增粘劑0.8份,添加 劑1份;
      [0045]其中鈉化后膨潤土的純度為90%_95% ;
      [0046]添加劑包括以下組分的重量百分比:聚丙烯酸50%,羥甲基纖維素45%,淀粉丙烯 酸接枝共聚物4% ;聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物1 %。
      [0047]有機膨潤土的制備方法,包括以下步驟:
      [0048] (1)將純度為90%-95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理,低溫等離子體處理的溫度30°C,頻率為50kHz,處理時間為5s后,將占原料鈣基膨潤土 5%的氟化鈉溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱至溫度為90°C,并不斷攪拌進行鈉化 4h,過濾干燥至含水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0049] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在50°C的溫度下浸 泡3h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土;
      [0050] (3)將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化,螺桿擠出機進行膨化溫 度為150°C,膨化時間為40s,膨化后干燥,即得。
      [0051 ] 實施例4
      [0052] 一種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土 92份,增粘劑1份,添加劑 2份;
      [0053]其中鈉化后膨潤土的純度為90%_95% ;
      [0054]添加劑包括以下組分的重量百分比:聚丙烯酸51%,羥甲基纖維素40%,淀粉丙烯 酸接枝共聚物8 % ;聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物1 %。
      [0055]有機膨潤土的制備方法,包括以下步驟:
      [0056] (1)將純度為90%-95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理,低溫等離子體處理的溫度20°C,頻率為80kHz,處理時間為5s后,將占原料鈣基膨潤土 4%的氟化鈉溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱至溫度為100°C,并不斷攪拌進行鈉 化3h,過濾干燥至含水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0057] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在40°C的溫度下浸 泡3h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土;
      [0058] (3)將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化,螺桿擠出機進行膨化溫 度為120°C,膨化時間為40s,膨化后干燥,即得。
      [0059] 實施例5
      [0060] 一種有機膨潤土,包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土 92份,增粘劑1份,添加劑 2份;
      [0061 ]其中鈉化后膨潤土的純度為90%-95% ;
      [0062]添加劑包括以下組分的重量百分比:聚丙烯酸60%,羥甲基纖維素30%,淀粉丙烯 酸接枝共聚物9 % ;聚季銨鹽丙烯酰胺接枝共聚物1 %。
      [0063]有機膨潤土的制備方法,包括以下步驟:
      [0064] (1)將純度為90%-95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處 理,低溫等離子體處理的溫度20°C,頻率為80kHz,處理時間為5s后,將占原料鈣基膨潤土 8%的氯化鈉溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱至溫度為100°C,并不斷攪拌進行鈉 化3h,過濾干燥至含水量為10-20 %,得到鈉化膨潤土;
      [0065] (2)將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在40°C的溫度下浸 泡3h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土;
      [0066] (3)將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化,螺桿擠出機進行膨化溫 度為120°C,膨化時間為40s,膨化后干燥,即得
      [0067] 以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進行了詳細介紹,本文中應(yīng)用了具體個例 對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只適用于幫助理解本 發(fā)明實施例的原理;同時,對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明實施例,在具體實施方 式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
      【主權(quán)項】
      1. 一種有機膨潤土,其特征在于:包括以下組分的重量份:鈉化后膨潤土90-98份,增粘 劑0.5-1份,添加劑1-3份; 所述鈉化后膨潤土的純度為90%_95% ; 所述添加劑包括以下組分的重量百分比:2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:包括以下步驟: (1) 將純度為90%_95%的原料鈣基膨潤土粉碎至60-80目,采用低溫等離子體處理2-8s后,將鈉化劑溶解后與原料鈣基膨潤土充分混合,加熱進行鈉化2-5h,過濾干燥至含水量 為10-20%,得到鈉化膨潤土; (2) 將步驟(1)的鈉化膨潤土,加入溶解后的增粘劑和添加劑,在40-60°C的溫度下浸泡 2_5h,過濾后干燥至含水量為10-20%,得到改性膨潤土; (3) 將步驟(2)中的改性膨潤土通過螺桿擠出機進行膨化并干燥,即得。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:步驟(1)中所述加熱溫 度為80-110 °C,并在鈉化過程進行攪拌。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:步驟(1)所述低溫等離 子體處理的溫度為20-40 °C,所述低溫等離子體的頻率為lOkHz-lOOkHz。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:步驟(3)中螺桿擠出機 進行膨化溫度為120-180°(:,膨化時間為30-60 8。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:步驟(1)所述的鈉化劑 為溴化鈉,氯化鈉,碳酸鈉和氟化鈉中的任意一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機膨潤土的制備方法,其特征在于:步驟(1)所述的鈉化劑 的加入量為原料鈣基膨潤土的3%-8%。
      【文檔編號】C01B33/40GK105858677SQ201610227352
      【公開日】2016年8月17日
      【申請日】2016年4月13日
      【發(fā)明人】陸永芳
      【申請人】硯山縣利達礦粉廠
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