一种低粘度高防沉有机膨润土的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低粘度高防沉有机膨润土的制备方法，简要步骤表述如下：提纯后的钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土，钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土水悬浮液，加入0～50份水，充分搅拌润湿，制成悬浮液。加入0.02～0.5份（以膨润土重量计）的酸，以50～500r/min的转速搅拌0.5～10h，即可制得氢基超细膨润土浆料。氢基超细膨润土浆料加热至40～90℃，在强烈搅拌下，进行有机复配改性后，经压滤、烘干、粉碎、包装制得低粘度高防沉有机膨润土。本发明所述的制备方法具有工艺操作简单、效率高、易工业化的特征。所述的有机膨润土产品在二甲苯溶剂中具有如下指标（二甲苯/有机土/95%乙醇：94g/4g/2.5mL）：粘度不大于1.5Pa.S；防沉降性大于97mL/1.5g。
【专利说明】一种低粘度高防沉有机膨润土的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低粘度高防沉有机膨润土的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机膨润土是近年来发展起来的一种新领域的精细化学品，应用广泛，是油漆、涂料、石油、化妆品等工业不可缺少的添加剂。作为防沉助剂用于油漆中，可防止颜料沉底结块；用于乳化液，可作流速控变剂；用于溶剂性油墨，可作增稠助剂，以调整油墨的粘度和稠度，防止油墨渗散，提高触变性；用于石油钻井，可作配制油基泥浆助剂，增加泥浆的稠度、泥浆分散性和悬浮性；同时还作为均染剂、织物柔软剂用于纺织工业中。
[0003]膨润土是以蒙脱石矿物为主要成分的粘土矿，为含少量碱土金属的含水层状铝硅酸盐矿物。蒙脱石晶体由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成，属2: I层型。层间的一些阳离子可和外界离子交换，钠基膨润土可以用离子交换法，把体积较大的有机阳离子引进层间，使亲水性的钠基膨润土转变成亲油性的有机插层膨润土，形成大孔洞功能性材料，这就是有机膨润土。蒙脱石的有机化即改性工艺是决定最终产品性能的关键步骤，而改型的完全程度直接决定有机化的完全程度从而直接影响有机土的各方面性能。[0004]蒙脱石是由多层叠置的晶片组成，由于电荷不平衡，晶层底面带有负电荷，端面为正电荷，从而在水介质中形成端面吸附的卡房式结构，卡房式结构也可想像成蒙脱石晶片是以几十乃至上千的聚集簇形式悬浮于浆液中，卡房式结构不利于钠离子、氢离子与聚集簇中心的蒙脱石内部可交换离子充分交换，会进一步影响有机化的充分进而影响产品的最终性能。为了使多层叠置的晶片分散及离子交换完全，传统的工艺有借助于分散剂静置分散钠化及在漩流分级过程中实现分散钠化，最近几年如超声、球磨、均质等技术也已被应用到有机土的制备工艺中。静置分散钠化是根据钠化土在水中有良好的悬浮稳定性，依靠分子离子自身的运动达到分散剥离的效果。静置分散钠化具有钠化时间长、占地面积大等缺点，由于是静置的，多层叠置的晶片分散及钠化效果并不理想。在漩流分级过程中，漩流分级时产生的冲击、剪切有利于多层叠置的晶片分散，但由于作用时间不长，分散效果同样不甚理想，且漩流分级具有损耗大、浪费原料的特点。研究表明:经静置分散钠化4天或经漩流分级二次，蒙脱石在水中悬浮液的平均粒度约为3~10 μ m，说明蒙脱石仍以几十至上百层的晶片叠置形式存在，这在很大程度上阻碍了钠化的充分完成，同时更是将这种不利影响带到了下一步有机化加工过程中。
[0005]有机化改性工艺是有机土制备中的最关键工艺，在有机化过程中，有机阳离子与蒙脱石结构是否匹配是一关键因素。阳离子的类别、种类，离子的交换程度，将决定最终有机膨润土的产品性能，目前国内外常用的有机阳离子以单长碳链的季铵盐为主，且使用时
以单一结构为主。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种低粘度高防沉有机膨润土的制备新工艺。[0007]钙基、镁基、钠基膨润土可在弱酸性氛围中方便的转变为氢基膨润土，将蒙脱石层间的阳离子用离子交换法获得氢基膨润土的过程称为氢化改型，氢化土由于在水中有良好的分散稳定性可与季铵盐阳离子经离子交换制得有机膨润土。与传统的必须由钠基土制备有机土工艺相比，本发明提供了一种新的思路实现有机土的获得，即先制得氢基土再用季铵阳离子置换蒙脱石层间氢离子来制备有机土，更为关键的是酸性氛围的存在有利于改变蒙脱石端面电荷分布情况，可在不使用分散剂及不采用非常规手段如超声、球磨、均质技术的情况下，仅经常规搅拌即可打破蒙脱石端面吸附的卡房式结构，促进蒙脱石聚集簇的分散，获得氢化充分的超细膨润土浆料，解决传统工艺中钠化的不充分难题。
[0008]在有机化步骤中，相比传统使用的单长碳链季铵盐，以双长碳链季铵阳离子为改性剂改性所制产品一方面有更大的蒙脱石层间距，另一方面有机物比重增加，以上两方面保证了产品在有机溶剂如二甲苯中有很好的防沉降性能。为了满足产品的高防沉要求，控制改性剂季铵阳离子总碳原子数介于30~44之间。采用复配改性技术可很好的解决有机阳离子与蒙脱石结构的匹配问题。改性剂的复配使用可使有机化更为充分，这可从产品具有高灼烧失量体现。
[0009]所述的低粘度高防沉有机膨润土产品由以下原料按步骤(1)~(3)制备而成:提纯后的膨润土，O~50份(以膨润土重量计)水，0.02~0.5份的酸，0.5~2份的有机复配改性剂；步骤(1)在提纯后的膨润土中加入O~50份水，充分搅拌润湿，制成悬浮液；(2)在前膨润土悬浮液中加入0.02~0.5份的酸，以50~500 r/min的转速搅拌0.5~10 h,即可制得氢基超细膨 润土浆料。(3)将步骤(2)制得的氢基超细膨润土浆料转入改性釜，通入热蒸气加热到40~90°C，加入0.5~2.0份复配改性剂改性，再经压滤，烘干，粉碎，包装制得产品。
[0010]使用原料膨润土可选用提纯后钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土或钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土水悬浮液。
[0011]使用原料酸可选用5~100%醋酸、5~36%盐酸、5~100%硫酸、5~85%磷酸等有机或无机酸。
[0012]使用的复配改性剂为不同结构双长碳链季铵盐按比例复配，控制季铵盐总碳原子数介于30~44之间以调节产品高防沉性能。具体不同结构双长碳链季铵盐可选择双十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基十八烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十六烷基甲基苄基氯化铵、双十八烷基甲基苄基氯化铵、十六烷基十八烷基甲基苄基氯化铵等。
[0013]经氢化超细化，再经不同结构双长碳链季铵盐复配改性制得的低粘度高防沉有机膨润土产品在二甲苯中具有如下性能指标(二甲苯/有机土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5 mL):粘度不大于1.5 Pa.S ;防沉降性大于97 mL/Ι.5 g。
实施例
[0014]下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0015]实施例1
在2000 mL烧杯中，加入蒙脱石含量为96%的钙基膨润土 20.0 g，加入800 mL水，搅拌20 min，使钙基膨润土充分润湿分散，加入10 mL 10%磷酸，以转速为500 r/min搅拌10h,加热到90 °C，搅拌下慢慢加入10.0 g双十六烷基二甲基氯化铵与7.2 g双十六烷基甲基苄基氯化铵的100 mL热水溶液，约0.5 h内加完，加完后继续搅拌0.5 h，经过滤，110 V干燥5 h，粉碎，250目过筛，得产品。经检测所制产品在二甲苯中(二甲苯/有机土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度 1.3 Pa.S ;防沉降性能为 98 mL/Ι.5g。
[0016]实施例2
在2000 mL烧杯中，加入蒙脱石含量为96%的钠基膨润土 20.0 g，加入1000 mL水，搅拌20 min，加入2.0 mL 10%硫酸，以转速为300 r/min搅拌3 h,加热到70 °C，搅拌下慢慢加入10.0 g双十六烷基二甲基氯化铵与7.2 g双十六烷基甲基苄基氯化铵的100 mL热水溶液，约0.5 h内加完，加完后继续搅拌0.5 h，经过滤，110 °C干燥5 h，粉碎，250目过筛，得产品。经检测所制产品在二甲苯中(二甲苯/有机土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度0.96 Pa.S ;防沉降性能为98 mL/Ι.5g。
[0017]实施例3
在2000 mL烧杯中，加入蒙脱石含量为98%的钙基膨润土悬浮液1000 mL (固含量2.0%),加入1000 mL水，搅拌20 min，使钙基膨润土充分润湿分散，加入3.0 mL 85%磷酸，以转速为500 r/min搅拌6 h，加热到70 °C，搅拌下慢慢加入9.5 g双十八烷基二甲基氯化铵与8.0 g十六烷基十八烷基二甲基氯化铵的100 mL热水溶液，约0.5 h内加完，加完后继续搅拌0.5 h，经过滤，110 °C干燥5 h，粉碎，250目过筛，得产品。经检测所制产品在二甲苯中(二甲苯/有机土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5ml):粘度0.92 Pa.S ;防沉降性能为99mL/L 5g。
[0018]实施例4
在2000 mL烧杯中，加入蒙脱石含量为98%的钠基膨润土悬浮液1000 mL (固含量2.0%)，搅拌20 11^11，加入5.0 mL 99%磷酸，以转速为300 r/min搅拌2 h，加热到50 °C，搅拌下慢慢加入9.5 g双十八烷基二甲基氯化铵与8.0 g十六烷基十八烷基二甲基氯化铵的100 mL热水溶液，约0.5 h内加完，加完后继续搅拌0.5 h，经过滤，110 °C干燥5 h，粉碎，250目过筛，得产品。经检测所制产品在二甲苯中(二甲苯/有机土 /95%乙醇:94 g/4g/2.5ml):粘度 1.2Pa.S ;防沉降性能为 99 mL/Ι.5g。
【权利要求】
1.一种低粘度高防沉有机膨润土的制备新工艺，所述的低粘度高防沉有机膨润土产品由以下原料按步骤(1)~(3)制备而成:提纯后的膨润土，O~50份(以膨润土重量计)水，0.02~0.5份的酸，0.5~2份的有机复配改性剂；步骤(1)在提纯后膨润土中加入O~50份水,充分搅拌润湿，制成悬浮液；(2)在前膨润土悬浮液中加入0.02~0.5份的酸，以50~500 r/min的转速搅拌0.5~10 h，即可制得氢基超细膨润土浆料；(3)将步骤(2)制得的氢基超细膨润土浆料转入改性釜，通入热蒸气加热到40~90 V，加入0.5~2.0份有机复配改性剂进行有机复配改性后，经压滤、烘干、粉碎、包装制得产品。
2.根据权利要求1的低粘度高防沉有机膨润土，使用原料膨润土可选用提纯后的钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土，钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土水悬浮液。
3.根据权利要求1的低粘度高防沉有机膨润土，步骤(2)制得的为氢基超细膨润土浆料，与传统须由钠基土制备有机土工艺相比，本工艺直接用氢基超细膨润土浆料进行有机复配改性制备有机土。
4.根据权利要求1的低粘度高防沉有机膨润土，使用原料酸可选用5~100%醋酸、5~36%盐酸、5~100%硫酸、5~85%磷酸等有机或无机酸。
5.根据权利要求1的低粘度高防沉有机膨润土，步骤(2)中使用的有机复配改性剂为不同结构双长碳链季铵盐按比例复配，控制季铵盐总碳原子数介于30~44之间以调节产品高防沉性能；具体不同结构双长碳链季铵盐可选择双十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基十八烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十六烷基甲基苄基氯化铵、双十八烷基甲基苄基氯化铵、十六烷基十八烷基甲基苄基氯化铵等。
6.根据权利要求1的低粘度高防沉有机膨润土产品在二甲苯中，具有如下性能指标(二甲苯/有机土/95%乙醇:94 g/4 g/2.5 mL):粘度不大于1.5 Pa.S ;防沉降性大于97mL/1.5 g0
【文档编号】C01B33/44GK103936021SQ201410135048
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】盛卫坚, 蒋乐高, 高建荣, 贾建洪, 马敏, 陈志珏, 杨帆 申请人:浙江工业大学, 浙江红宇新材料有限公司