一种膨润土改性剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种改性剂的制备，尤其是一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤：（1）原料的获得：将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为1~5:5~8混合，得到原料混合物；（2）向原料混合物中加入原料混合物总质量的1?1.5倍的水，搅拌，得到反应初液；（3）向反应初液内边搅拌边加入的温度为55~65℃的水，搅拌得到反应液；（4）向反应液内通入氯甲烷，维持溶液温度为80?85℃，在氯甲烷通完后，搅拌50?75mim，得到改性剂。本发明所提供的制备方法产率高，反应快，不使用有机溶剂，不会产生含高COD的废水，避免对环境造成污染，生产成本低，安全性高，并且解决了气温低于20℃时改性剂凝固成固体，不便于生产加工，影响加工效率的缺陷，改性剂的稳定性更好。
【专利说明】
一种膨润土改性剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种改性剂的制备，尤其是一种膨润土改性剂的制备方法，属于膨润土生产领域。
【背景技术】
[0002]膨润土也称蒙脱土，是主要由蒙脱石组成的矿物质。蒙脱石的主要成分是复合硅酸盐。该矿物质为天然纳米级层间距的无机物，片层间距约几十纳米，具有特殊的吸水性、水塑性、粘结性以及较强的离子交换性等，是当今应用范围最广、经济价值较高的粘土矿物之一，它已被广泛应用于冶金、机械、石油、化工、高分子材料和环境保护等各个领域。但是由于膨润土微粉的表面活化，其在高分子基质中的相容性和分散存在问题。
[0003]目前很多关于对膨润土改性的研究，如专利号为CN102660159A的发明专利于2012年9月12日公开的一种改性超细膨润土的制备方法、制备的改性超细膨润土及其应用，使用硼酸酯类改性剂，解决了超细膨润土与高分子材料的相容性和分散性问题。除了最基本的相容性和分散性问题，在膨润土的使用过程中，尤其是在环境保护用途上，其使用效果也有待提高，专利号为CN104624172A公开了一种改性膨润土及其制备方法和应用，使得制得的改性膨润土具有良好的吸附效果，并将上述改性膨润土应用于污水的处理中，使污水得到有效处理，污水中的杂质得到有效的吸附，其主要是通过配合膨润土添加例如纳米氧化钙、纳米碳酸钙、环氧树脂和酚醛树脂等本身就具有较佳吸附效果的物质，从而提高整理的吸附性，其对膨润土本身并未有改性。
[0004]市场上也存在对膨润土的改性的改性剂，但是现有的改性剂很多都是以乙醇、异丙醇等有机溶剂作为溶剂的，在改性有机膨润土时会出现废水C O D高，污染环境，对膨润土的改性效果也受限，达不到理想效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种膨润土改性剂的制备方法，解决了废水CO D高，成本低，生产安全等问题，不但使膨润土的层间距离大，而且改善了其疏水性，从而增强了膨润土去除有机物的能力。另外还解决了在使用过程中出现在气温低于20°C时改性剂凝固成固体不便于生产加工，在制备过程中存在安全隐患，并且成本高等问题。
[0006]本发明为了达到上述目的，采用如下的技术方案:一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为I?5:5?8混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的1-1.5倍的水，在温度为50?55 °C条件下搅拌，得到反应初液；(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为55?65°C的水，搅拌得到反应液；(4)向所述反应液内通入氯甲烷，维持溶液温度为80-85°C，在氯甲烷通完后，搅拌50-75mim，得到改性剂。
[0007]上述技术方案，采用十六叔胺和十八叔胺按合适比例组合，相比其它可能的组合，所得到的针对膨润土的改性剂，改性效果更好，更够足够加大膨润土的层间距离，改善其疏水性，从而增强了膨润土去除有机物的能力；不使用有机溶剂，采用水，不会产生高的废水⑶D，水经过两次加入，并控制两次水的加入比例和加入时的条件，相比一次加入，产率更高，第二次的水温控制对产率很重要;通入氯甲烷也是关键步骤，通入后，溶液温度会略微提升，应随时关注温度变化，维持温度为80-85°C，之后的搅拌时间控制，都影响着改性剂的质量。
[0008]另外，现有的改性剂，在使用过程中，当气温低于20°C时改性剂凝固成固体，不便于生产加工，影响加工效率，也会促发安全隐患，本发明所提供的改性剂，不会出现上述情况，改性剂的稳定性好。
[0009]作为优选，步骤(2)和步骤(3)中所用水的总量为所述原料混合物质量的2.5-5倍。
[0010]作为优选，所述氯甲烷为所述原料混合物总质量的15-25%。
[0011]作为优选，通入所述氯甲烷后，调节溶液的pH为5-7。
[0012]作为优选，所述步骤(2)中还加入有浓度为70-86%的碳酸氢钠溶液，能够促进十六叔胺和十八叔胺生成改性剂，可以大大提高改性剂的产率。
[0013]作为优选，所述步骤(4)中加入有助剂，所述助剂包括异氰酸酯2-3重量份、铁硅粉
0.5-0.8重量份、催化物2-5重量份以及乳化剂0.5-1重量份。
[0014]上述方案中，这些助剂，可以促进反应的进行，加快改性剂的生产，提高改性剂的改性效果，尤其是异氰酸酯和铁硅粉，对改性剂的产率和改性效果有更大的影响，而且这两中助剂的使用量尤其敏感，稍多或者稍少，都达不到理想效果。
[0015]作为优选，所述铁硅粉为铁、硅按重量比为1:0.5-3混合的混合物。
[0016]作为优选，所述催化物为N，N，_二甲基环己胺、三亚乙基二胺、二甲基苄胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物。
[0017]作为优选，所述铁硅粉的粒径为0.3-1.5μπι。
[0018]作为优选，步骤(4)中在通入氯甲烷的同时，还通入有添加有氨气的惰性气体，所述氨气占所述惰性气体体积的10-15%。所述惰性气体可以是氮气、氦气等，惰性气体的通入，可以起到推送氯甲烷的作用，以免氯甲烷的堆积，保证反应的顺利进行，另外，惰性气体也起到搅拌作用，利用反应，同时添加的氨气，能够加快反应进行，提高产率。
[0019]通过实施上述技术方案，本发明所提供的制备方法产率高，反应快，不使用有机溶剂，不会产生含高COD的废水，避免对环境造成污染，生产成本低，安全性高，所得到的改性剂改性效果好，能够足够加大膨润土的层间距离，改善其疏水性，从而增强了膨润土去除有机物的能力;并且解决了气温低于20°C时改性剂凝固成固体，不便于生产加工，影响加工效率的缺陷，改性剂的稳定性更好。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0021]实施例1:
一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为1:5混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的I倍的水，在温度为55°C条件下搅拌，得到反应初液；(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为60°C的水，此处用水占为原料混合物总质量的3倍，搅拌得到反应液;(4)向所述反应液内通入氯甲烷，调节溶液的pH为5.5，维持溶液温度为80°C，在氯甲烷通完后，搅拌60mim，得到改性剂，氯甲烷为所述原料混合物总质量的25%。
[0022]实施例2:
一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为3:6混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的1.5倍的水，在温度为500C条件下搅拌，得到反应初液;(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为65°C的水，此处用水占为原料混合物总质量的3.5倍，搅拌得到反应液；
(4)向所述反应液内通入氯甲烷，调节溶液的pH为5，维持溶液温度为85°C，在氯甲烷通完后，搅拌50mim，得到改性剂，氯甲烷为所述原料混合物总质量的20%。
[0023]实施例3:
一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为5:8混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的I.2倍的水，和浓度为70%的碳酸氢钠溶液，在温度为530C条件下搅拌，得到反应初液;(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为55°C的水，此处用水占为原料混合物总质量的1.3倍，搅拌得到反应液；(4)向所述反应液内通入氯甲烷，并加入助剂，调节溶液的pH为7，维持溶液温度为80°C，在氯甲烷通完后，搅拌75mim，得到改性剂，氯甲烷为所述原料混合物总质量的15%;所述助剂包括异氰酸酯3重量份、粒径为0.3-1.0ym的铁硅粉0.5重量份、催化物异丙醇胺2重量份以及乳化剂I重量份，铁硅粉为铁、硅按重量比为1:3混合的混合物。
[0024]实施例4:
一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为5:5混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的I倍的水，和浓度为80%的碳酸氢钠溶液，在温度为55°C条件下搅拌，得到反应初液;(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为650C的水，此处用水占为原料混合物总质量的4倍，搅拌得到反应液;(4)向所述反应液内通入氯甲烷和添加有氨气的氮气，并加入助剂，调节溶液的PH为6.5，维持溶液温度为82°C，在氯甲烷通完后，搅拌70mim，得到改性剂，氯甲烷为所述原料混合物总质量的22%;所述助剂包括异氰酸酯2重量份、粒径为1.0-1.5μπι的铁娃粉0.8重量份、催化物三乙醇胺3重量份以及乳化剂0.5重量份，铁娃粉为铁、娃按重量比为1:1.5混合的混合物。
[0025]实施例5:
一种膨润土改性剂的制备方法，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为5:6混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的I.5倍的水，和浓度为86%的碳酸氢钠溶液，在温度为500C条件下搅拌，得到反应初液;(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为600C的水，此处用水占为原料混合物总质量的3倍，搅拌得到反应液;(4)向所述反应液内通入氯甲烷和添加有氨气的氮气，并加入助剂，调节溶液的PH为6.0，维持溶液温度为85 0C，在氯甲烷通完后，搅拌65mim，得到改性剂，氯甲烷为所述原料混合物总质量的20%;所述助剂包括异氰酸酯2.5重量份、粒径为0.3-0.8μπι的铁硅粉0.6重量份、催化物三亚乙基二胺5重量份以及乳化剂0.8重量份，铁硅粉为铁、硅按重量比为I: I混合的混合物。
【主权项】
1.一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:(I)原料的获得:将十六叔胺和十八叔胺按照质量比为I?5:5?8混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入所述原料混合物总质量的1-1.5倍的水，在温度为50?55°C条件下搅拌，得到反应初液；(3)向所述反应初液内边搅拌边加入的温度为55?65°C的水，搅拌得到反应液；(4)向所述反应液内通入氯甲烷，维持溶液温度为80-85°C，在氯甲烷通完后，搅拌50-75mim，得到改性剂。2.根据权利要求1所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所用水的总量为所述原料混合物质量的2.5-5倍。3.根据权利要求1所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述氯甲烷为所述原料混合物总质量的15-25%。4.根据权利要求1所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，通入所述氯甲烷后，调节溶液的PH为5-7。5.根据权利要求1所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中还加入有浓度为70-86%的碳酸氢钠溶液。6.根据权利要求1所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中加入有助剂，所述助剂包括异氰酸酯2-3重量份、铁硅粉0.5-0.8重量份、催化物2-5重量份以及乳化剂0.5-1重量份。7.根据权利要求6所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述铁硅粉为铁、硅按重量比为I:0.5-3混合的混合物。8.根据权利要求6所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述催化物为N，N，-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、二甲基苄胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物。9.根据权利要求6或7所述一种膨润土改性剂的制备方法，其特征在于，所述铁硅粉的粒径为 0.3-1.5μπι。
【文档编号】C01B33/40GK105905915SQ201610230345
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】蒋乐高
【申请人】浙江红宇新材料股份有限公司