一种易分散钠基膨润土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于蒙脱石深加工领域，尤其涉及到一种易分散钠基膨润土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]粘土类产品因具有多种独特的优异性能，如滑爽性、吸附性、膨胀性，而被广泛应用于农业、轻工、冶金、化工、建材、机械、国防、环保等工业部门。在涂料涂装行业，随着国家对环境保护的日益重视，溶剂型涂料因其使用大量可挥发性溶剂，造成环境污染，而越来越多的被水性涂料替代，如水性工业涂料、水性建材涂料、水性家装涂料等等。在水性涂料行业，粘土类矿物作为一种良好的增稠、悬浮、触变、润滑剂受到广泛的关注，其中最受瞩目的材料为膨润土。
[0003]膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的铝镁硅酸盐类粘土矿物，而蒙脱石是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成的2:1型粘土矿物。在蒙脱石矿物的形成过程种，常会发生晶格间的类质同相替代，导致晶体结构层间存在过剩负电荷，使得蒙脱石片层具有电负性，蒙脱石片层间充斥着可交换性阳离子，以达到整体的电荷平衡。蒙脱石因层间可交换性离子种类及含量的不同，分为钙基蒙脱石、钠基蒙脱石、镁基蒙脱石、锂基蒙脱石、氢基蒙脱石等类型。我国膨润土资源丰富，蒙脱石含量多在40-80%左右，且蒙脱石类型多数为钙基蒙脱石。
[0004]膨润土矿在使用过程中一般需要进行提纯处理，提升蒙脱石含量。膨润土中蒙脱石的提纯主要采用湿法沉降提纯工艺，利用蒙脱石在水中易悬浮分散，比重轻的特点，将其他杂质矿物(如:石英、长石、方解石等)去除，达到提纯的目的。随着提纯设备的发展，蒙脱石的提纯方法由传统的重力沉降法，逐渐发展出水力旋流提纯，卧式螺杆离心提纯，碟片式离心提纯等具有更高效率的提纯工艺方法。上述几种方法一般统称为蒙脱石的湿法提纯工艺，在湿法提纯过程中，若加入无机钠盐(如:碳酸钠、氟化钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、氯化钠)对蒙脱石进行改性，则得到湿法提纯的钠基蒙脱石；若在湿法提纯过程中，不加入任何的改性剂，则得到湿法提纯的钙基蒙脱石。提纯后的钙基蒙脱石在水中具有易分散，水化速度快的特点，可以在水中迅速溶胀分散，但难以形成稳定的凝胶；提纯后的钠基蒙脱石在水中充分分散后可形成稳定的凝胶状态，但由于钠基蒙脱石遇水易溶胀形成阻隔层，阻碍水的进一步渗入，而形成表层水化的凝胶颗粒，影响其分散粒径，难以形成状态均匀的凝胶体。
[0005]发明专利《一种膨润土表面修饰和插层技术》，专利号CN201010222246.5，提到一种膨润土表面修饰和插层技术，通过该表面修饰和插层技术后的膨润土具有良好的吸附性能和亲油疏水性能。
【发明内容】
[0006]本发明正是针对现有钠基膨润土在水中难分散、易产生凝胶颗粒的问题，提供一种易分散钠基膨润土及其制备方法。该技术克服了普通钠基膨润土在应用上存在的一些弊端，提高了钠基膨润土的适用性。
[0007]为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案:
一种易分散钠基膨润土的制备方法，该方法包括以下步骤:
1)将膨润土放入具有加热控温、捏合搅拌功能的反应器中，缓慢加入膨润土质量1-10倍水，捏合搅拌，并升温加热至50_80°C ；
2)加入膨润土质量0.5-5%的表面修饰剂，恒温捏合搅拌30分钟~2小时；
3)加入膨润土质量0.2-10%的消泡剂，恒温捏合搅拌30分钟~2小时；
4)将入膨润土质量3-6%的钠化改性剂，恒温捏合搅拌30分钟~2小时；当所使用的膨润土为钠基膨润土时，步骤4)省略；
5)将4)得到的混合物料烘干，粉碎。
[0008]所述的表面修饰剂为阳离子型烷基酯基季铵盐、阳离子型瓜尔胶、阳离子型淀粉、阳离子型壳聚糖，或以上几种表面修饰剂的复合。
[0009]作为优选，所述的膨润土的阳离子交换容量为30mmol / 100g?120mmol / 100g。
[0010]作为优选，膨润土为天然钙基膨润土、镁基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土或钠基膨润土；或者为提纯、改性的钙基膨润土、镁基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土或钠基膨润土。
[0011]作为优选，所述的消泡剂为短碳链醇类。作为再优选，所述的消泡剂为正丁醇，异丁醇、正己醇和正辛醇中的一种或多种混合。
[0012]作为优选，所述的钠化改性剂为碳酸钠、氟化钠、焦磷酸钠、硅酸钠、草酸钠、柠檬酸钠和乙二胺四乙酸钠中的一种或多种混合。
[0013]作为优选，所述的物料烘干设备为带有螺杆进料和强力粉碎的闪蒸干燥系统，或喷雾干燥系统。
[0014]作为优选，所述的物料粉碎设备为气流粉碎设备、球磨粉碎设备或强力粉碎设备。
[0015]本发明还提供了采用上述任意一项技术方案所述的制备方法制得的钠基膨润土。
[0016]本发明专利用一种特殊的表面修饰剂，对膨润土进行表面修饰和插层处理的技术方法，该方法获得的易分散钠基膨润土，该膨润土产品具有良好的亲水性能，其层间和端面部分被表面修饰剂代替，在蒙脱石片层间形成易被水浸润的通道，表现出更好的分散性、悬浮性和胶体性能。本技术方法所得的产物一易分散钠基蒙脱石可广泛应用于水性涂料涂装行业、造纸、环保等领域。
[0017]相对于现有技术本发明具有如下优点:
(1)采用上述方法所得钠基膨润土，表面的亲水亲油性未发生明显的变化，可在水中形成稳定的凝胶体。
[0018](2)采用上述方法所得钠基膨润土，在水中分散具有速分散的优势，可在较低作用力下，较短时间内充分水化分散，形成状态均匀稳定的凝胶体。
[0019]( 3 )本发明所述工艺方法，创新采用亲水性较强的阳离子有机表面活性剂(阳离子型酯基季铵盐、阳离子型淀粉、阳离子型瓜尔胶、阳离子型壳聚糖)对蒙脱石层间和端面进行部分插层和端面修饰，在蒙脱石颗粒内部形成水的浸润通道，阻断钠基膨润土水化凝胶颗粒的形成，实现钠基膨润土速分散的目标。
[0020](4)有机表面修饰剂的引入，会导致钠基膨润土在搅拌分散过程中形成大量的气泡，影响使用。醇类消泡剂的引入，一方面可以减少气泡的产生，另一方面在一定程度上减少蒙脱石在干燥过程中的团聚现象。
[0021]具体实施方法
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述。实施例仅用于解释本发明，并部构成对本发明保护范围的限定。
[0022]实施例1:
称取I丐基膨润土 lkg于带有加热控温功能的双螺杆捏合机中，加入600g水，捏合搅拌，并升温至60