钠基膨润土添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及膨润土添加剂，具体地，涉及一种钠基膨润土添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石，具有很强的吸湿性（能吸附相当于自身体积 8-20倍的水而膨胀至30倍）、在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变 性和润滑性，它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性，有较强的阳离子交换能力和吸附 能力。因此，膨润土广泛应用于工业生产中，如钻井泥浆、铁矿球团和铸造三大行业；当然膨 润土也可以能够应用于日常生活中，如膨润土猫砂、膨润土空气净化器和膨润土营养陶粒。
[0003] 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面 体夹一层铝氧八面体组成的2 :1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳 离子，如Cu、Mg、Na、K等，但这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交 换。从膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+时称钠基膨润土，层 间阳离子为Ca+时称钙基膨润土，钠质蒙脱石（或钠膨润土）的性质比钙质的好，如更高的 吸水率，更强的粘结性和更好的胶体性能等。
[0004] 目前，主要采用人工钠化工艺将钙基膨润土改性为钠基膨润土。钠化剂可以是 Na2C03、NaF和Na2S04等，但从经济上考虑，似20)3是最好的钠化剂。钠化过程中，膨润土 与Na2C03&生反应形成的CaC03F溶于水，促进了反应向右进行，形成了钠基膨润土，但是， 由于Ca2+电势较强，膨润土有优先吸附Ca2+能力，因此，上面的反应是可逆的，不可能达到 100%的钠化，进而导致了钠化不均匀和钠化效果不充分的缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种钠基膨润土添加剂制备方法，该钠基膨润土添加剂能够 将钙基膨润土充分钠化，且制备该钠基膨润土添加剂的方法简单、原料易得。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种钠基膨润土添加剂，包括：微晶纤维素、钠 盐修饰的硅胶、膨胀蛭石、硼酸铵、增粘剂和聚丙烯酰胺；
[0007] 其中，钠盐选自碳酸钠、硅酸钠、氟化钠、草酸钠、醋酸钠、磷酸类钠盐、聚丙烯酸 钠、氢氧化钠、氯化钠、硫代硫酸钠和纤维素钠中的一种或多种；增粘剂选自氧化镁和/或 氢氧化镁。
[0008] 本发明还提供了一种钠基膨润土添加剂的制备方法，包括：将微晶纤维素、钠盐修 饰的硅胶、膨胀蛭石、硼酸铵、增粘剂和聚丙烯酰胺混合；
[0009] 其中，钠盐选自碳酸钠、硅酸钠、氟化钠、草酸钠、醋酸钠、磷酸类钠盐、聚丙烯酸 钠、氢氧化钠、氯化钠、硫代硫酸钠和纤维素钠中的一种或多种；增粘剂选自氧化镁和/或 氢氧化镁。
[0010] 通过上述技术方案，本发明提供的钠基膨润土添加剂中含有微晶纤维素、钠盐修 饰的硅胶、膨胀蛭石、硼酸铵、增粘剂和聚丙烯酰胺，通过各组分之间的协同作用能够加大 地提高钙基膨润土的钠化效果，制备出具有优异的吸蓝量、吸水率和胶质价的钠基膨润土。
[0011] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0012] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0013] 本发明提供了一种钠基膨润土添加剂，包括：微晶纤维素、钠盐修饰的硅胶、膨胀 蛭石、硼酸铵、增粘剂和聚丙烯酰胺；
[0014] 其中，钠盐选自碳酸钠、硅酸钠、氟化钠、草酸钠、醋酸钠、磷酸类钠盐、聚丙烯酸 钠、氢氧化钠、氯化钠、硫代硫酸钠和纤维素钠中的一种或多种；增粘剂选自氧化镁和/或 氢氧化镁。
[0015] 在上述添加剂中，钠盐修饰的硅胶中钠盐的含量可以在宽的范围内选择，但是从 钠化效果上考虑，优选地，钠盐修饰的硅胶中钠盐的含量为5-10重量％。
[0016] 同时，对膨胀蛭石与钠盐修饰的硅胶的粒径也没有特殊的要求，但是为了使得膨 胀蛭石与钠盐修饰的硅胶与钙基膨润土能够充分地接触进而提高钠化效果，优选地，膨胀 蛭石与钠盐修饰的硅胶的粒径各自独立地不小于200目。
[0017] 此外，在本发明中，聚丙烯酰胺的具体种类也可以在宽的范围内选择，但是为了进 一步提高该添加剂的钠化效果，优选地，聚丙烯酰胺的重均分子量为400万-1000万。
[0018] 另外，在上述添加剂中，各组分的具体用量也可以在宽的范围内选择，但是为了使 得该添加剂能够具有更优异的钠化效果，优选地，相对于100重量份的钠盐修饰的硅胶，微 晶纤维素的含量为5-14重量份，膨胀蛭石的含量为40-60重量份，硼酸铵的含量为3-8重 量份，增粘剂的含量为1-5重量份，聚丙烯酰胺的含量为2-7重量份。
[0019] 本发明还提供了一种钠基膨润土添加剂的制备方法，包括：将微晶纤维素、钠盐修 饰的硅胶、膨胀蛭石、硼酸铵、增粘剂和聚丙烯酰胺混合；
[0020] 其中，钠盐选自碳酸钠、硅酸钠、氟化钠、草酸钠、醋酸钠、磷酸类钠盐、聚丙烯酸 钠、氢氧化钠、氯化钠、硫代硫酸钠和纤维素钠中的一种或多种；增粘剂选自氧化镁和/或 氢氧化镁。
[0021 ] 在上述方法中，膨胀蛭石与钠盐修饰的硅胶的粒径也可以在宽的范围内选择，但 是为了使得膨胀蛭石与钠盐修饰的硅胶的粒径能够与钙基膨润土充分接触以提高制得的 添加剂的钠化效果，优选地，膨胀蛭石与钠盐修饰的硅胶的粒径各自独立地不小于200目。
[0022] 另外，在上述方法中，聚丙烯酰胺的具体种类也可以在宽的范围内选择，但是为了 进一步提高该添加剂的钠化效果，优选地，聚丙烯酰胺的重均分子量为400万-1000万。
[0023] 为了进一步提高制得的添加剂的钠化效果，优选地，相对于100重量份的钠盐修 饰的硅胶，微晶纤维素的含量为5-14重量份，膨胀蛭石的含量为40-60重量份，硼酸铵的含 量为3-8重量份，增粘剂的含量为1-5重量份，聚丙稀酰胺的含量为2-7重量份。
[0024] 在上述内容的基础上，钠盐修饰的硅胶的制备方法可以是本领域中任何一种常规 的修饰方法，但是为了使得制得的钠盐修饰的硅胶能够在添加剂中更好地与其他组分发挥 协同作用，优选地，该制备方法包括将硅胶浸泡于碱盐的溶液中，然后过滤制得钠盐修饰的 硅胶。
[0025] 在上述钠盐修饰的硅胶的制备方法中，对碱盐的溶液的具体浓度没有特别的限 制，但是为了使得硅胶中能够吸附更多的钠盐，优选地，碱盐的溶液中含有25-30重量％的 碱盐。
[0026] 当然，在上述钠盐修饰的硅胶的制备方法中，浸泡的具体条件也可以在宽的范围 内变化，但是为了进一步提高钠盐的修饰效果，优选地，浸泡至少满足以下条件：浸泡温度 为50-70°C，浸泡时间为3-4h。
[0027] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，吸蓝量、水分和吸水率 参数通过国标GB/T20793-2007记载的方法测得。
[0028] 实施例1
[0029] 1)在60 °C下，将硅胶浸泡于碳酸钠水溶液（含有25-30重量％的碳酸钠）中 3. 5h，然后过滤制得钠盐修饰的硅胶（经称重法测得钠盐修饰的硅胶中含有8重量％的碳 酸钠）；
[0030] 2)将微晶纤维素、钠盐修饰的硅胶（粒径为300目）、膨胀蛭石（粒径为300目）、 硼酸铵、氧化镁和聚丙烯酰胺（重均分子量为700万）混合制得钠基膨润土添加剂A1 ;其 中，钠盐修饰的硅胶、微晶纤维素、膨胀蛭石、硼酸铵、氧化镁和聚丙烯酰胺的重量比为100 : 8 ：50 ：6 ：4 ：5〇
[0031] 实施例2
[0032] 1)在50°C下，将硅胶浸泡于碳酸钠水溶液（含有25重量％的碳酸钠）中3h，然后 过滤制得钠盐修饰的硅胶（