CN105858677A - 一种有机膨润土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机膨润土及其制备方法，包括钠化后膨润土，增粘剂，添加剂，其中添加剂包括聚丙烯酸，羟甲基纤维素，淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物，其制备方法通过采用低温等离子体技术和膨化技术的结合，能够使钠化剂顺利进入层间进行对钙离子的替换，提高层间钠离子替换率，提高了膨润土的膨胀系数，提高了膨润土的吸附性和亲水性，凝胶性以及稳定性，工艺时间短，能耗低，大大节省了生产成本，在建筑用材，涂料，铸造和纺织等工业中起到稳定作用。

Description

一种有机膨润土及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿物处理，具体涉及一种有机膨润土及其制备方法。
背景技术
我国的膨润土资源丰富，大部分膨润土均是以钙基膨润土为主，但是钙基膨润土的分散性，吸附性和粘性等方面均出现一定的缺陷。为了膨润土得到更好的利用，对其进行改性得到改性膨润土，其中改性后的有机膨润土具有重要的实用性。有机膨润土是膨润土改性的深加工产品，亦是一种重要的精细化工产品。由于其具有疏水亲油的特性，在有机溶剂中有良好的分散性、加溶性和乳化性，而广泛用于油漆、油墨、高温润滑脂、化妆品、铸造、石油钻井、农药等工业领域作为防沉淀剂、稠化剂、增粘剂及悬浮剂等。有机膨润土是用有机阳离子(如有机铵盐、季铵盐等)取代蒙脱石层间的可交换阳离子，从而使膨润土由亲水疏油性改为亲油疏水性的有机土。目前有机膨润土的制备工艺一般有湿法、干法及预凝胶法，大部分是将膨润土钠化后，采用季铵盐进行活化后，得到。
公开号为CN103979564A的中国专利公开了一种钠化后的膨润土，该膨润土钠化后加入的聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素通过碾磨改性得到。公开号为CN104986778A的中国发明专利公开了一种钠基膨润土以及钠基膨润土的双重钠化方法，其中加入的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；公开号为CN102897783A的中国专利公开了一种泥浆用膨润土的制备方法，其方法是钠化后加入高分子聚合物，其中高分子聚合物选用的是聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠。综上所述，目前的膨润土的制备方法均是钠化后，采用聚丙烯酰胺类或纤维素类化合物通过浸泡，或混合，或熔融，或碾磨等方法得到。但是聚丙烯酰胺类或纤维素类化合物其水溶性较好，能够提高膨润土的增稠性，凝胶性和亲水性。但是其分散性和稳定性不佳，容易造成膨润土团粒，流动性欠佳，在用于建筑方面，其辅助壁固性能不好。因此，为了提高有机膨润土质量，一种提高有机膨润土的流动性和粘性，减少残留物和工艺时间，提高辅助壁固性能的有机膨润土，具有重要意义。，
发明内容
为了解决上述的不足和缺陷，本发明提出了一种提高有机膨润土流动性和粘性，减少残留物和工艺时间，提高辅助壁固性能的有机膨润土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土90-98份，增粘剂0.5-1份，添加剂1-3份；
所述钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
所述添加剂包括以下组分的重量百分比：
一种有机膨润土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
((1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理2-8s后，将钠化剂溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热进行钠化2-5h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在40-60℃的温度下浸泡2-5h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化并干燥，即得。
优选的，步骤(1)中所述加热温度为80-110℃，并在钠化过程进行搅拌。
优选的，步骤(1)所述低温等离子体处理的温度为20-40℃，所述低温等离子体的频率为10kHz-100kHz。
优选的，步骤(3)中螺杆挤出机进行膨化温度为120-180℃，膨化时间为30-60s。
优选的，步骤(1)所述的钠化剂为溴化钠，氯化钠，碳酸钠和氟化钠中的任意一种。
优选的，步骤(1)所述的钠化剂的加入量为原料钙基膨润土的3％-8％。
本发明有机膨润土，其中的添加剂中为表面活性剂，其中聚丙烯酸和羟甲基纤维素为常用表面活性剂，通过处理覆盖在膨润土的表层，是表层羟基的覆盖率增强，提高亲油性，能够提高有机膨润土在有机溶剂中的分散性。而聚丙烯酸也能覆盖在膨润土表面，改善膨润土的亲水性，提高膨润土在水中的分散性和悬浮性，同时提高其凝胶强度。而本发明中添加剂中，还加入了淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物，并通过低温等离子体技术对膨润土的进行处理。膨润土为层状片矿物，表面的钙离子容易被钠离子替换，但是其层间的替换率较低。低温等离子体技术采用高频放电产生的高能，能够瞬间打破层间结构，打开后加入钠化剂，能够使钠化剂顺利进入层间进行对钙离子的替换，提高层间替换率。
钠化后的膨润土，加入添加剂，添加剂中的聚丙烯酸，羟甲基纤维素，淀粉丙烯酸接枝共聚物和聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物直接覆盖，增加膨润土表面和层间的覆盖率，同时改性后的膨润土的亲油性和亲水性得到平衡。层间添加剂覆盖率的提高，能够有利于层状集合体在溶剂中分散成更薄，更小的片体，提高膨润土的分散性。加入添加剂后，采用螺杆挤出机对膨润土进行了膨化，由于添加了淀粉丙烯酸接枝共聚物，膨润土层间结构中充满了淀粉丙烯酸接枝共聚物，其中的淀粉在高温高压的挤出中，分子间距加长或断裂，使层间进一步膨胀，加宽层间间距，进而提高了膨润土的膨胀系数，提高了膨润土的吸附性和亲水性，凝胶性以及稳定性。
本发明有机膨润土及其制备方法，其有益效果在于：
(1)采用低温等离子体技术对膨润土的进行处理，能够瞬间打破层间结构，打开后加入钠化剂，能够使钠化剂顺利进入层间进行对钙离子的替换，提高层间钠离子替换率，提高钠化品质。
(2)加入的添加剂，能够有效覆盖膨润土表面和层间，提高膨润土在溶剂中的分散性，凝胶性和稳定性。膨润土经过了膨化工艺，使层间进一步膨胀，加宽层间间距，进而提高了膨润土的膨胀系数，提高了膨润土的吸附性和亲水性，凝胶性以及稳定性。
(3)添加剂中加入表面活性剂组分，能够促进膨润土在水油中的平衡，加入的接枝共聚物，增加了膨润土中的分子链，使其在溶剂中更加的稳定，防止在运用过程中膨润土的沉降过程，在建筑用材，涂料，铸造和纺织等工业中起到稳定作用。
(4)本发明有机膨润土及其制备方法，工艺时间短，能耗低，大大节省了生产成本；且产品质量提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。
实施例1
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土98份，增粘剂1份，添加剂3份；
其中钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
添加剂包括以下组分的重量百分比：聚丙烯酸50％，羟甲基纤维素40％，淀粉丙烯酸接枝共聚物9％；聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物1％。
有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理，低温等离子体处理的温度为20℃，频率为10kHz，处理时间为5s后，将占原料钙基膨润土4％的溴化钠溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热至温度为80℃，并不断搅拌进行钠化5h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在60℃的温度下浸泡2h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化，螺杆挤出机进行膨化温度为120℃，膨化时间为60s，膨化后干燥，即得。
实施例2
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土90份，增粘剂0.5份，添加剂3份；
其中钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
添加剂包括以下组分的重量百分比：聚丙烯酸40％，羟甲基纤维素50％，淀粉丙烯酸接枝共聚物9.5％；聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物0.5％。
有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理，低温等离子体处理的温度40℃，频率为100kHz，处理时间为2s后，将占原料钙基膨润土8％的碳酸钠溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热至温度为110℃，并不断搅拌进行钠化2h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在40℃的温度下浸泡5h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化，螺杆挤出机进行膨化温度为180℃，膨化时间为30s，膨化后干燥，即得。
实施例3
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土95份，增粘剂0.8份，添加剂1份；
其中钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
添加剂包括以下组分的重量百分比：聚丙烯酸50％，羟甲基纤维素45％，淀粉丙烯酸接枝共聚物4％；聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物1％。
有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理，低温等离子体处理的温度30℃，频率为50kHz，处理时间为5s后，将占原料钙基膨润土5％的氟化钠溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热至温度为90℃，并不断搅拌进行钠化4h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在50℃的温度下浸泡3h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化，螺杆挤出机进行膨化温度为150℃，膨化时间为40s，膨化后干燥，即得。
实施例4
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土92份，增粘剂1份，添加剂2份；
其中钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
添加剂包括以下组分的重量百分比：聚丙烯酸51％，羟甲基纤维素40％，淀粉丙烯酸接枝共聚物8％；聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物1％。
有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理，低温等离子体处理的温度20℃，频率为80kHz，处理时间为5s后，将占原料钙基膨润土4％的氟化钠溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热至温度为100℃，并不断搅拌进行钠化3h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在40℃的温度下浸泡3h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化，螺杆挤出机进行膨化温度为120℃，膨化时间为40s，膨化后干燥，即得。
实施例5
一种有机膨润土，包括以下组分的重量份：钠化后膨润土92份，增粘剂1份，添加剂2份；
其中钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
添加剂包括以下组分的重量百分比：聚丙烯酸60％，羟甲基纤维素30％，淀粉丙烯酸接枝共聚物9％；聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物1％。
有机膨润土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理，低温等离子体处理的温度20℃，频率为80kHz，处理时间为5s后，将占原料钙基膨润土8％的氯化钠溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热至温度为100℃，并不断搅拌进行钠化3h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在40℃的温度下浸泡3h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化，螺杆挤出机进行膨化温度为120℃，膨化时间为40s，膨化后干燥，即得
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种有机膨润土，其特征在于：包括以下组分的重量份：钠化后膨润土90-98份，增粘剂0.5-1份，添加剂1-3份；
所述钠化后膨润土的纯度为90％-95％；
所述添加剂包括以下组分的重量百分比：
2.一种根据权利要求1所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将纯度为90％-95％的原料钙基膨润土粉碎至60-80目，采用低温等离子体处理2-8s后，将钠化剂溶解后与原料钙基膨润土充分混合，加热进行钠化2-5h，过滤干燥至含水量为10-20％，得到钠化膨润土；
(2)将步骤(1)的钠化膨润土，加入溶解后的增粘剂和添加剂，在40-60℃的温度下浸泡2-5h，过滤后干燥至含水量为10-20％，得到改性膨润土；
(3)将步骤(2)中的改性膨润土通过螺杆挤出机进行膨化并干燥，即得。
3.根据权利要求2所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述加热温度为80-110℃，并在钠化过程进行搅拌。
4.根据权利要求2所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述低温等离子体处理的温度为20-40℃，所述低温等离子体的频率为10kHz-100kHz。
5.根据权利要求2所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：步骤(3)中螺杆挤出机进行膨化温度为120-180℃，膨化时间为30-60s。
6.根据权利要求2所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的钠化剂为溴化钠，氯化钠，碳酸钠和氟化钠中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的有机膨润土的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的钠化剂的加入量为原料钙基膨润土的3％-8％。
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