專利名稱：一種制備有機(jī)膨潤(rùn)土的新工藝的制作方法
一種制備有機(jī)膨潤(rùn)土的新工藝發(fā)明名稱一種制備有機(jī)膨潤(rùn)土的新工藝1技術(shù)領(lǐng)域非金屬材料背景技術(shù)：
一. 有機(jī)膨潤(rùn)土的特性膨潤(rùn)土是一種天然的硅鋁酸鹽礦物，主要成分為蒙脫石，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: 1層型[1]。由于有些多面體中高價(jià)離子被低價(jià)位離子置換， 造成晶體層間產(chǎn)生永久性負(fù)電荷。這種負(fù)電荷必然要吸附交換性陽離子如Ca2+ 、 Na +來平 衡[2]。在晶層間充滿著層間水及可交換性陽離子，晶層間吸附的陽離子是可交換的[3]。膨潤(rùn)土 因其具有獨(dú)特的礦物和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)，而具有許多優(yōu)良的性能。例如，膨脹性、懸浮性、分 散性、增稠性、潤(rùn)滑性等，目前廣泛用于鉆井、石油化工、建材、鑄造、冶金、日用化工、 農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，被譽(yù)為"千種用途之土" w。有機(jī)膨潤(rùn)土是膨潤(rùn)土改性的深加工產(chǎn)品，亦是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品。由于其具有疏 水親油的特性，在有機(jī)溶劑中有良好的分散性、加溶性和乳化性[5]，而廣泛用作油漆的防塵 劑，流變劑；高速印刷油墨的觸變助劑；潤(rùn)滑脂的稠化劑；石油鉆井泥槳的增稠劑；倒相乳 液的穩(wěn)定劑；玻璃纖維增強(qiáng)的工程塑料；橡膠加工的流變助劑以代替氣相二氧化硅；以及化 妝品等日用化工產(chǎn)品的乳膠穩(wěn)定劑等眾多領(lǐng)域。迄今有機(jī)粘土作為粘土礦產(chǎn)的精細(xì)產(chǎn)品，幾 乎已滲透到整個(gè)化工行業(yè)的各個(gè)角落，并還在向其他領(lǐng)域發(fā)展。二. 制備有機(jī)膨潤(rùn)土常用的原料目前，國(guó)內(nèi)外制備有機(jī)膨潤(rùn)土常用的鈉土是碳酸鈉土和氟化鈉土，尤其以碳酸鈉土最多。 陳志勇[6]用化20)3改型鈣基膨潤(rùn)土，然后將制得的鈉基膨潤(rùn)土有機(jī)改性，并對(duì)有機(jī)土進(jìn)行了性 能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明制備的有機(jī)土符合有機(jī)土的基本特征。王貴領(lǐng)[7]等用％2(:03改型黑龍江省 拜泉膨潤(rùn)土，接著有機(jī)化制得有機(jī)膨潤(rùn)土，并對(duì)有機(jī)土的層間距和粘度進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表 明制備出的有機(jī)膨潤(rùn)土層間距為2. 1021nm，粘度為l. 023Pa. s。王旭^用NaF對(duì)鈣基膨潤(rùn)土 鈉化改型并進(jìn)行有機(jī)化，實(shí)驗(yàn)將制得的有機(jī)土應(yīng)用于涂料中，發(fā)現(xiàn)添加有機(jī)膨潤(rùn)土的涂料在 粘度、遮蓋力、硬度、附著力方面均比未添加有機(jī)膨潤(rùn)土的涂料提高了許多。但是，利用NaN03鈉土為原料制備有機(jī)膨潤(rùn)土還未見報(bào)道。
三.有機(jī)膨潤(rùn)土的制備工藝
有機(jī)膨潤(rùn)土采用膨潤(rùn)土經(jīng)提純、鈉化改型及有機(jī)活性化處理精制而成。其中有機(jī)活化的 原理是用陰一陽離子表面活性劑[9]、陽離子表面活性劑(如有機(jī)胺鹽、季銨鹽等)['n''']、非 離子表面活性劑[12]取代蒙脫石層間的可交換陽離子，使有機(jī)基團(tuán)覆蓋于蒙脫石礦物表面，使 它的表面性能發(fā)生變化，由原來的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性有機(jī)粘土[13]。其反應(yīng)式如下 2R,R2R3R4NX+M—Na(Ca)— M—( RtR2R3R4N)+ 2NaX(CaX)。式中R.iyy^NX為季銨鹽；M—Na(Ca)為 鈉(鈣)基膨潤(rùn)土； M-( R化R乂N)為有機(jī)膨潤(rùn)土。
有機(jī)土的一般制備工藝有濕法、干法及預(yù)凝膠法["]。
(1) 濕法，是將膨潤(rùn)土粉碎、加水浸泡，然后分散制漿、提純、改型、用長(zhǎng)碳鏈有機(jī)陽 離子取代蒙脫石層間金屬離子，使層間距擴(kuò)大至17 30埃，形成疏水有機(jī)膨潤(rùn)土；再經(jīng)脫 水、洗滌、干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品。
濕法的關(guān)鍵步驟是懸浮液中的微粒的粒度是否達(dá)到要求，它直接關(guān)系到有機(jī)膨潤(rùn)土性能 的好壞，因此一定要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)予以確定。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用濕法生產(chǎn)有機(jī)膨潤(rùn)土。
(2) 干法，是將含水20%-30%的精選鈉基膨潤(rùn)土與有機(jī)覆蓋劑直接混合，用專門的加熱 混合器混合均勻，再加以擠壓，制成含一定量水分的有機(jī)膨潤(rùn)土。也可以進(jìn)一步干燥、研磨 成粉狀產(chǎn)品；或?qū)⒑欢ㄋ值挠袡C(jī)膨潤(rùn)土直接分散于有機(jī)溶劑中(如柴油)，制成凝膠或乳 膠體產(chǎn)品。
干法操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。制備時(shí)將膨潤(rùn)土和適量季銨鹽(占膨潤(rùn)土的15% 55%)充分 混合，在高于季銨鹽熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)。反應(yīng)完畢，經(jīng)研磨、過篩，得到200目干態(tài)物。該 法制出的有機(jī)膨潤(rùn)土適于作為油基鉆探液的增稠劑，但這種方法不適合于涂料和潤(rùn)滑脂。
(3) 預(yù)凝膠法，是將膨潤(rùn)土分散、提純、改型后，在有機(jī)覆蓋過程中，加入疏水有機(jī)溶 劑(如礦物油)把疏水的有機(jī)膨潤(rùn)土萃取進(jìn)入有機(jī)相，分離除去水相，再蒸發(fā)除去殘留的水分， 直接制成有機(jī)膨潤(rùn)土預(yù)凝膠。這種方法也不適合于涂料和潤(rùn)滑脂。預(yù)凝膠法國(guó)內(nèi)至今未見報(bào) 導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本工藝采用濕法制備有機(jī)膨潤(rùn)土，在前人研究的基礎(chǔ)上，選擇未有報(bào)道的NaN03鈉基膨潤(rùn) 土為原料制備有機(jī)膨潤(rùn)土。方法是將提純的膨潤(rùn)土加水?dāng)嚢璩蓾{液，用新疆豐富的NaN03對(duì) 新疆夏子街膨潤(rùn)土進(jìn)行鈉化改型，改型后的鈉土可制備出不同粘度的高性能有機(jī)膨潤(rùn)土。

有機(jī)膨潤(rùn)土制備工藝流程圖具體實(shí)施方式
(1) 取提純膨潤(rùn)土粉末，加入一定量的水，攪拌至分散均勻。(2) 在膨潤(rùn)土泥漿中加入一定量的NaN03，控溫下攪拌一段時(shí)間，制成鈉基膨潤(rùn)土。(3) 在鈉基膨潤(rùn)土漿液中加入一定量的有機(jī)表面活性劑，調(diào)漿液的pH，然后在一定溫度 下攪拌一段時(shí)間，制成有機(jī)膨潤(rùn)土。
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權(quán)利要求
1設(shè)計(jì)思路目前制備有機(jī)膨潤(rùn)土的原料一般為鈉基膨潤(rùn)土，選用的鈉化改型劑主要有Na2CO3、NaF，采用NaNO3為鈉化改型劑制備有機(jī)膨潤(rùn)土還未見報(bào)道。制備有機(jī)膨潤(rùn)土的方法有干法、濕法和預(yù)凝膠法。新疆擁有豐富的NaNO3和膨潤(rùn)土礦產(chǎn)資源，為了充分發(fā)揮地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)，本工藝以新疆夏子街膨潤(rùn)土礦為原料，選取新疆吐魯番地區(qū)的NaNO3為鈉化改型劑，采用濕法制備不同粘度的有機(jī)膨潤(rùn)土。制備的有機(jī)膨潤(rùn)土產(chǎn)品成本大大降低，性能優(yōu)良，可滿足不同領(lǐng)域?qū)τ袡C(jī)膨潤(rùn)土性能的要求。
全文摘要
目前制備有機(jī)膨潤(rùn)土的原料一般為鈉基膨潤(rùn)土，選用的鈉化改型劑主要有Na₂CO₃、NaF，采用NaNO₃為鈉化改型劑制備有機(jī)膨潤(rùn)土還未見報(bào)道。制備有機(jī)膨潤(rùn)土的方法有干法、濕法、預(yù)凝膠法。新疆擁有豐富的NaNO₃和膨潤(rùn)土礦產(chǎn)資源，為了充分發(fā)揮地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)，本工藝以新疆夏子街膨潤(rùn)土礦為原料，選取新疆吐魯番地區(qū)的NaNO₃為鈉化改型劑，采用濕法制備的有機(jī)膨潤(rùn)土粘度能夠控制在900-9500mP.s范圍，可滿足不同領(lǐng)域?qū)τ袡C(jī)膨潤(rùn)土性能的要求。此法制備的有機(jī)膨潤(rùn)土產(chǎn)品具有成本低、經(jīng)濟(jì)附加值高的特點(diǎn)，對(duì)研究開發(fā)有機(jī)膨潤(rùn)土的制備具有很好的參考價(jià)值。
文檔編號(hào)C09C1/28GK101113249SQ200610107948
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月29日
發(fā)明者斌 代, 李金娥 申請(qǐng)人:斌 代