PL226833B1 - Sposób modykacji bentonitu - Google Patents

Sposób modykacji bentonitu

Info

Publication number
PL226833B1
PL226833B1 PL407020A PL40702014A PL226833B1 PL 226833 B1 PL226833 B1 PL 226833B1 PL 407020 A PL407020 A PL 407020A PL 40702014 A PL40702014 A PL 40702014A PL 226833 B1 PL226833 B1 PL 226833B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
bentonite
mixer
grain size
substituents
speed
Prior art date
Application number
PL407020A
Other languages
English (en)
Other versions
PL407020A1 (pl
Inventor
Mariusz Oleksy
Maciej Heneczkowski
Henryk Galina
Rafał Oliwa
Joanna Oliwa
Piotr Szałański
Piotr Szałanski
Original Assignee
Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Łukasiewicza
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Łukasiewicza filed Critical Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Łukasiewicza
Priority to PL407020A priority Critical patent/PL226833B1/pl
Priority to EP14461559.8A priority patent/EP2910526B1/en
Publication of PL407020A1 publication Critical patent/PL407020A1/pl
Publication of PL226833B1 publication Critical patent/PL226833B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/36Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/44Products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds, e.g. organoclay material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/43Thickening agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikowania bentonitu znajdującego zastosowanie zwłaszcza jako napełniacz żywic polimerowych oraz sposób aplikacji zmodyfikowanego bentonitu do żywic polimerowych. Sposób modyfikacji bentonitu, polega na tym, że do mieszalnika produktów sypkich, korzystnie mieszalnika bębnowego typu V, wprowadza się w temperaturze 20 - 30°C, rozdrobniony bentonit o wielkości ziarna poniżej 0,006 mm i od 28 do 35 g rozdrobnionego do wielkości ziarna nie większej niż 0,006 mm modyfikatora na 100 g bentonitu, przy czym jako modyfikatory bentonitów zastosowano: IV-rzędowe sole amoniowe z czterema podstawnikami alifatycznymi lub z jednym benzylowym bądź fenylowym i 3 alikilowymi: etylowym, butylowym, bądź rodnikiem o dłuższym łańcuchu i/lub IV-rzędowe sole fosfoniowe z 3 podstawnikami aromatycznymi: fenylowym lub benzylowym oraz jednym alkilowym: etylowym, butylowym, bądź rodnikiem o dłuższym łańcuchu, a także pochodnymi poliedrycznych oligomerycznych silseswioksanów (POSS): oktakis(tetrametyloamoniowy)-oktasilseskwioksanem lub oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasil-seskwioksanem lub aminopropyloizobutylooktasilseskwioksanem i prowadzi się proces mieszania stosując prędkość obrotową od 35 do 45 1/min w czasie 8-14 godzin. Sposób aplikacji zmodyfikowanego bentonitu do żywic polimerowych polega na tym, że modyfikowany bentonit wprowadza się w ilości 0,1 - 10,0 g, korzystnie 1 - 4 g, do 100 g ciekłej żywicy epoksydowej lub poliestrowej lub poliuretanowej. Z kolei mieszaninę homogenizuje się z żywicą stosując mieszanie wielostopniowe: wstępne wymieszanie za pomocą wolnoobrotowego mieszadła mechanicznego, przy szybkości obrotów mieszadła 100 - 200 1/min., do pełnego zwilżenia, następnie za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego w temperaturze 40-60°C przez co najmniej 10 min. i kolejno za pomocą szybkoobrotowego miksera 6000 - 10000 1/min. w czasie 15 - 30 min., korzystnie pod zmniejszonym ciśnieniem oraz w homogenizatorze typu cylinder w cylindrze przy intensywnym ścinaniu zapewniającym szybkość obrotową rzędu 3000 - 6000 1/min. przez 15 - 25 min.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikowania bentonitu znajdującego zastosowanie zwłaszcza jako napełniacz żywic polimerowych.
Powszechnie do modyfikacji bentonitów (glinokrzemianów warstwowych) stosuje się głównie techniki hydrotermiczne, w których zmienia się stosunek modyfikatora, rodzaj rozpuszczalnika, temperaturę oraz intensywność i czas mieszania modyfikatora z bentonitem. Znane są również metody modyfikacji bentonitu bez użycia rozpuszczalnika.
Przykładowo, z opisu patentowego EP.79972 znana jest metoda modyfikacji montmorylonitu w środowisku wodnym, trzeciorzędowymi solami sulfonowymi, a z opisu patentowego DE.2912070 modyfikacja bentonitu IV-rzędowymi solami amoniowymi. Z kolei z opisu patentowego PL 178900 znana jest modyfikacja zawiesiny smektytów w uprzednio zaalkalizowanym środowisku wodnym. Modyfikacja polega na tym, że w temperaturze 20-70°C do środowiska reakcji wprowadza się 5-200 mmoli IV-rzędowych soli amoniowych o odpowiednio dobranej strukturze chemicznej na 100 g glinokrzemianów.
Zdecydowanym mankamentem rozpuszczalnikowych metod modyfikacji jest konieczność stosowania znacznego nadmiaru cieczy dyspergującej, którą najczęściej jest woda, a w konsekwencji znacznego nakładu energii podczas sączenia, przemywania, suszenia i mielenia produktu aż do uzyskania proszku o rozmiarze ziaren < 0,006 mm - korzystnego z punktu widzenia aplikacji do żywic polimerowych.
Powyższe względy powodują coraz szersze zainteresowanie metodami suchej, a więc bez użycia rozpuszczalnika, modyfikacji bentonitów i innych minerałów o podobnym charakterze, jednakże doniesienia literaturowe dotyczące tej tematyki są stosunkowo ubogie.
Do nielicznych prac z tej dziedziny należy zaliczyć publikację N. Khaorapaponga i M. Ogawy opublikowaną w Applied Clay Science, 2007, 35, 31-38, autorzy wykorzystali kompleksy Li(I)-, Zn(II)i Mn(II)-8-hydroksychinoliny do modyfikacji montmorylonitu stosując metodę bezrozpuszczalnikową (w fazie stałej). Skuteczność modyfikacji i rozsunięcia płytek zbadano wykorzystując dyfrakcję proszkową XRD, FT-IR, TG-DTA. Z kolei Ge Mingijang i Jia Demin w swojej publikacji z Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2009, 28, 5-15 opisali modyfikację montmorylonitu sodowego za pomocą kationów alkiloamoniowych z podstawnikami o łańcuchu o długości 16 węgli przy wykorzystaniu metody tzw. suchej w temperaturze 80°C. Zmodyfikowany montmorylonit (OMMT) wykorzystali oni do sporządzenia nanokompozytów polipropylenu z OMMT o różnej zawartości OMMT. Odległość między płytkami montmorylonitu zwiększyła się z początkowej 1,58 nm do 3,71 nm po modyfikacji. Ci sami autorzy - Ge Mingijang i Jia Demin (Journal of Elastomers and Plastics, 2008, 40, 223-234), przeprowadzili modyfikację bentonitu w fazie stałej solą amoniową o wzorze [CH3(CH2)15N+(CH3)3]Br w obecności silanu KH-560 produkcji Shuguang Chemical Co, Ltd (Nanjing, China). Modyfikację prowadzono w temperaturze 80°C i mieszano przez 8 h. Zmodyfikowany bentonit (OMMT) autorzy wykorzystali do sporządzenia nanokompozytów poli(chlorku winylu) z OMMT metodą wytłaczania mieszającego (compoundingu). Rozsunięcie płytek bentonitu zwiększyło się z 1,48 nm do 3,89 nm.
Celem wynalazku jest opracowanie metody modyfikacji bentonitu w fazie stałej o niskim zapotrzebowaniu na energię elektryczną, który, wprowadzony znanymi metodami do żywic polimerowych przynosi poprawę własności napełnionych żywic, po ich utwardzeniu.
Sposób modyfikacji bentonitu, według istoty wynalazku polega na tym, że do mieszalnika produktów sypkich, korzystnie mieszalnika bębnowego typu V, korzystnie o kącie wierzchołkowym 60-65°, wprowadza się w temperaturze 20-30°C, rozdrobniony bentonit o wielkości ziarna poniżej 0,006 mm i od 28 do 35 g rozdrobnionego do wielkości ziarna nie większej niż 0,006 mm modyfikatora na 100 g bentonitu, przy czym jako modyfikatory bentonitów zastosowano: IV-rzędowe sole amoniowe z czterema podstawnikami alifatycznymi lub z jednym benzylowym bądź fenylowym i 3 alkilowymi: etylowym, butylowym, bądź dodecylowym i/lub IV-rzędowe sole fosfoniowe z 3 podstawnikami aromatycznymi: fenylowym lub benzylowym oraz jednym alkilowym: etylowym, butylowym, bądź dodecylowym, a także pochodnymi poliedrycznych oligomerycznych silseswioksanów (POSS): oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem lub oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasil-seskwioksanem lub aminopropyloizobutylooktasilseskwioksanem i prowadzi się proces mieszania stosując prędkość obrotową od 35 do 45 l/min w czasie 8-14 godzin, w zależności od użytego modyfikatora. Korzystnie, proces prowadzi się przy wypełnieniu mieszalnika w zakresie 60-65%.
PL 226 833 B1
Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa zmodyfikowany bentonit. Produkt przesiewa się na sicie o wielkości oczka 0,006 mm. Korzystnie, dla niektórych zastosowań specjalnych produkt ten dodatkowo przesiewa się przez sita z aktywnym srebrem dla usunięcia powstałych w wyniku wymiany jonowej soli metali: NaCl, CaCl2, KCl itp.
Zmodyfikowany bentonit wprowadza się w ilości 0,1-10,0 g do 100 g ciekłej żywicy epoksydowej lub poliestrowej lub poliuretanowej, a następnie mieszaninę homogenizuje się z żywicą stosując mieszanie wielostopniowe, które pozwala na dokładne zdyspergowanie cząstek nanonapełniacza w żywicy, o czym świadczy klarowność kompozycji, a także brak sedymentacji cząstek napełniacza podczas długotrwałego przechowywania. Odlane z tak przygotowanych kompozycji żywic chemoutwardzalnych: epoksydowej lub poliestrowej lub poliuretanowej, kształtki miały wyraźnie poprawioną wytrzymałość na rozciąganie (o 35-50%), moduł Younga (o 30-55%) oraz wskaźnik tlenowy LOI (o 45-60%).
Przedmiot wynalazku jest bliżej przedstawiony w przykładach wykonania:
P r z y k ł a d 1. Do mieszalnika bębnowego typu V o kącie wierzchołkowym 60°, pojemności 0,8 I, wprowadza się 400 g bentonitu o granulacji <0,006 mm i 120 g chlorku benzylodibutylododecyloamoniowego o wielkości ziaren < 0,006 mm, a po zamknięciu otworu zasilająco-spustowego włącza obroty mieszalnika. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej przy prędkości obrotowej równej 35 l/min. Czas trwania modyfikacji wynosi 8 godzin. Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa produkt modyfikacji, a następnie przesiewa go przez sito o wielkości oczka 0,006 mm. Aby usunąć powstałe w wyniku reakcji chlorki metali należy dodatkowo przesiewać przez sita z aktywnym srebrem.
Tak otrzymany bentonit modyfikowany chlorkiem benzylodibutylododecyloamoniowym wprowadza się w ilości 9 g do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 i miesza się wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową około 100 l/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa przez 15 min w temperaturze 50°C. Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się również w temperaturze 50°C przez 30 min w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym i płaszczem termostatującym przy prędkości obrotowej 8000 l/min pod zmniejszonym do około 0,01 MPa ciśnieniem. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowan ego bentonitu w żywicy, ucierano kompozycje w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder w cylindrze zapewniającym szybkość ścinania rzędu 4500 l/min. Czas trwania tej operacji wynosił 15 min. Otrzymana kompozycja wykazuje brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycję utwardza się w temperaturze pokojowej dodając 2% mas., w stosunku do żywicy poliestrowej, nadtlenku cykloheksanonu oraz 0,4% mas. 10% roztworu naftenianu kobaltu w styrenie. Po wymieszaniu z utwardzaczami i odpowietrzeniu mieszaniny, wylewa się ją do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardzano 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 2 godziny w temperaturze 80°C. Otrzymane kształtki (UP-OMMT) mają wyraźnie lepsze właściwości użytkowe niż te uzyskane z nienapełnionej żywicy (UP), co pokazują wyniki badań przedstawione w tabeli 1.
T a b e l a 1
Rodzaj próbki Naprężenie zrywające, MPa Udarność według Charpy'ego, kJ/m2 Wskaźnik tlenowy (LOI), %O2
UP 60,4 5,6 17,2
UP-OMMT 88,3 9,1 24,8
P r z y k ł a d 2. Proces modyfikacji bentonitu prowadzi się podobnie jak w przykładzie 1 w mieszalniku bębnowym typu V o kącie wierzchołkowym 60°, w którym umieszcza się 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm i 130 g oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu również o wielkości ziaren < 0,006 mm. Do 300 g małocząsteczkowej nienasyconej żywicy poliestrowej typu Polimal 109 wprowadza się 9 g bentonitu modyfikowanego oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem.
Otrzymany kompozyt charakteryzuje się: naprężeniem zrywającym 87,2 MPa, twardością według 2
Rockwella 46,3 MPa, udarnością według Charpy'ego 8,8 kJ/m2 i wskaźnikiem tlenowym LOI - 24,2.
PL 226 833 B1
P r z y k ł a d 3. Do mieszalnika bębnowego typu V o kącie wierzchołkowym 60° i pojemności 0,8 l wprowadza się 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm, 70 g chlorku butylotrifenylofosfoniowego i 70 g chlorku benzylodibutylododecyloamoniowego o wielkości ziaren < 0,006 mm, a po zamknięciu otworu zasilająco-spustowego włącza obroty mieszalnika. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej przy prędkości obrotowej równej od 50 l/min. Czas trwania modyfikacji wynosi 14 godzin. Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa produkt modyfikacji, a następnie przesiewa przez sito o wielkości oczka 0,006 mm. Dla usunięcia powstałych w wyniku reakcji chlorków metali należy dodatkowo przesiać produkt modyfikacji przez sita z aktywnym srebrem.
Tak otrzymany bentonit modyfikowany chlorkami butylotrifenylofosfoniowym i benzylodibutylododecyloamoniowym wprowadza się w ilości 9 g do 300 g małocząsteczkowej żywicy epoksydowej typu Epidian 6 i miesza się wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 200 l/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa przez 30 min w temperaturze 60°C.
Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się również w temperaturze 60°C przez 30 min w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym i płaszczem termostatującym przy prędkości obrotowej 8000 l/min pod zmniejszonym do około 0,01 MPa ciśnieniem. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w żywicy, ucierano kompozycję w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder w cylindrze zapewniającym szybkość ścinania rzędu 4000 l/min. Czas trwania tej operacji wynosił 15 min. Otrzymana kompozycja wykazywała brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycję utwardza się w temperaturze pokojowej dodając 13% mas., w stosunku do żywicy epoksydowej, trietylenotetraminy jako utwardzacza i dokładnie mieszając. Po wymieszaniu z utwardzaczem i odpowietrzeniu mieszaniny, wylewa się ją do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardzano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 5 godzin w temperaturze 100°C. Otrzymane kształtki (EP-OMMT) mają wyraźnie lepsze właściwości użytkowe niż te uzyskane z nienapełnionej żywicy (EP), co pokazują wyniki badań przedstawione w tabeli 2.
T a b e l a 2
Rodzaj próbki Naprężenie zrywające, MPa Udarność według Charpy'ego, kJ/m2 Wskaźnik tlenowy (LOI), %O2
EP 43,2 3,8 18,6
EP-OMMT 56,7 6,1 29,9
P r z y k ł a d 4. Do mieszalnika bębnowego typu V o kącie wierzchołkowym 60° i pojemności 0,8 l wprowadza się 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm i 140 g chlorku butylotrifenylofosfoniowego o wielkości ziaren < 0,006 mm, a po zamknięciu otworu zasilająco-spustowego włącza obroty mieszalnika. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej przy prędkości obrotowej równej 45 l/min. Czas trwania modyfikacji wynosi 14 godzin. Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa produkt modyfikacji, a następnie przesiewa przez sito o wielkości oczka 0,006 mm. Dla usunięcia powstałych w wyniku reakcji chlorków metali przesiewa się produkt modyfikacji przez sita z aktywnym srebrem.
Tak otrzymany bentonit modyfikowany chlorkiem butylotrifenylofosfoniowym wprowadza się w ilości 9 g do 300 g małocząsteczkowej żywicy epoksydowej typu Epidian 6 i miesza się wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 200 l/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa przez 10 min w temperaturze 60°C.
Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się również w temperaturze 60°C przez 30 min w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym i płaszczem termostatującym przy prędkości obrotowej 6000 l/min pod zmniejszonym do około 0,01 MPa ciśnieniem. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w żywicy, uciera się kompozycję w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder w cylindrze zapewniającym szybkość ścinania rzędu 4000 l/min. Czas trwania tej operacji wynosił 15 min. Otrzymana kompozycja wykazywała brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycję utwardza się w temperaturze pokojowej dodając i dokładnie mieszając z żywicą 13% mas., w stosunku do żywicy epoksydowej, trietylenotetraminy jako utwardzacza. Po wymieszaniu
PL 226 833 B1 z utwardzaczem i odpowietrzeniu mieszaniny, wylewa się ją do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycję utwardzano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 5 godzin w temperaturze 100°C. Otrzymane kształtki (EP-OMMT) mają wyraźnie lepsze właściwości użytkowe niż te uzyskane z nienapełnionej żywicy (EP), co pokazują wyniki badań przedstawione w tabeli 3.
T a b e l a 3
Rodzaj próbki Naprężenie zrywające, MPa Udarność według Charpy'ego, kJ/m2 Wskaźnik tlenowy (LOI) %O2
EP 43,2 3,8 18,6
EP-OMMT 55,8 5,9 30,8
P r z y k ł a d 5. Do mieszalnika bębnowego typu V o kącie wierzchołkowym 60° i pojemności 0,8 l wprowadza się 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm i 130 g oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanu o wielkości ziaren < 0,006 mm, a po zamknięciu otworu zasilająco-spustowego włącza obroty mieszalnika. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej przy prędkości obrotowej równej 40 l/min. Proces modyfikacji prowadzi się minimum 10 godzin. Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa produkt modyfikacji, a następnie przesiewa przez sito o wielkości oczka 0,006 mm. Aby usunąć powstałe w wyniku reakcji chlorki metali produkt przesiewa się dodatkowo przez sita z aktywnym srebrem.
Tak otrzymany bentonit modyfikowany oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem wprowadza się w ilości 18 g do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej typu RenCast FC55 i miesza się wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 100 l/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa przez 20 min w temperaturze 40°C. Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się również w temperaturze 40°C przez 40 min w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym i płaszczem termostatującym przy prędkości obrotowej 6000 l/min pod zmniejszonym do około 0,01 MPa ciśnieniem. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w poliolu, kompozycję uciera się w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder-cylinder zapewniającym szybkość ścinania rzędu 4000 l/min. Czas trwania tej operacji wynosi 15 min. Otrzymana kompozycja wykazuje brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycję utwardza się w temperaturze pokojowej dodając drugiego składnika żywicy izocyjanianu w ilości po 300 g. Mieszaninę umieszczono w laboratoryjnej komorze próżniowej, w której dokładnie wymieszano i odpowietrzono kompozycje, które następnie wylewano do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardzano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 4 godziny w temperaturze 60°C.
Otrzymane kształtki (PU-OMMT) mają wyraźnie lepsze właściwości użytkowe niż te uzyskane z nienapełnionej żywicy (PU), co pokazują wyniki badań przedstawione w tabeli 4.
T a b e l a 4
Rodzaj próbki Naprężenie zrywające, MPa Udarność według Charpy'ego, kJ/m2 Wskaźnik tlenowy (LOI), %O2
PU 70,3 8,3 19,2
PU-OMMT 74,6 9,1 23,3
P r z y k ł a d 6. Proces modyfikacji bentonitu prowadzi się podobnie jak w przykładzie 4 w mieszalniku bębnowym typu V o kącie wierzchołkowym 60°, do którego umieszczono 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm i 130 g oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu również o wielkości ziaren < 0,006 mm. Do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej typu RenCast FC55 wprowadza się 18 g bentonitu modyfikowanego oktachlorkiem oktakis{3-(N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanu. Otrzy6
PL 226 833 B1 many kompozyt charakteryzuje się wielkością naprężenia zrywającego 78,9 MPa, udarnością według 2
Charpy'ego 9,8 kJ/m2 oraz wskaźnikiem tlenowym LOI 23,1.
P r z y k ł a d 7. Do mieszalnika bębnowego typu V o kącie wierzchołkowym 60° i pojemności
0,8 l wprowadza się 400 g bentonitu o granulacji < 0,006 mm i 130 g aminopropyloizobutylooktasilseskwioksanu o wielkości ziaren < 0,006 mm, a po zamknięciu otworu zasilająco-spustowego włącza obroty mieszalnika. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej przy prędkości obrotowej równej 40 l/min. Proces modyfikacji prowadzi się minimum 10 godzin. Po tym czasie mieszalnik zatrzymuje się i usuwa produkt modyfikacji, a następnie przesiewa przez sito o wielkości oczka 0,006 mm. Aby usunąć powstałe w wyniku reakcji chlorki metali produkt przesiewa się dodatkowo przez sita z aktywnym srebrem. Tak otrzymany bentonit modyfikowany aminopropyloizobutylooktasilseskwioksanem wprowadza się w ilości 18 g do 300 g poliolu pierwszego składnika chemoutwardzalnej żywicy poliuretanowej typu RenCast FC55 i miesza się wstępnie w zlewce za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością obrotową 100 l/min w temperaturze pokojowej, a następnie mieszaninę umieszcza się w mieszalniku ultradźwiękowym i ogrzewa przez 20 min w temperaturze 40°C. Wstępnie wymieszaną w ten sposób kompozycję homogenizuje się również w temperaturze 40°C przez 40 min w szybkoobrotowym mikserze z mieszadłem turbinowym i płaszczem termostatującym przy prędkości obrotowej 6000 l/min pod zmniejszonym do około 0,01 MPa ciśnieniem. Następnie dla pełnego zdyspergowania modyfikowanego bentonitu w poliolu, kompozycję uciera się w homogenizatorze szybkoobrotowym typu cylinder-cylinder zapewniającym szybkość ścinania rzędu 4000 l/min. Czas trwania tej operacji wynosi 15 min. Otrzymana kompozycja wykazuje brak sedymentacji napełniacza bentonitowego podczas przechowywania przez 6 miesięcy.
Kompozycję utwardza się w temperaturze pokojowej dodając drugiego składnika żywicy izocyjanianu w ilości po 300 g. Mieszaninę umieszczono w laboratoryjnej komorze próżniowej, w której dokładnie wymieszano i odpowietrzono kompozycje, które następnie wylewano do form na kształtki do badań wytrzymałościowych. Kompozycje utwardzano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a potem przez 4 godziny w temperaturze 60°C.
Otrzymane kształtki (PU-OMMT) mają wyraźnie lepsze właściwości użytkowe niż te uzyskane z nienapełnionej żywicy (PU), co pokazują wyniki badań przedstawione w tabeli 5.
T a b e l a 5

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób modyfikacji bentonitu polegający na wymieszaniu bentonitu z modyfikatorem w fazie stałej i przesianiu zmodyfikowanego bentonitu, znamienny tym, że do mieszalnika produktów sypkich, wprowadza się w temperaturze 20-30°C, rozdrobniony bentonit o wielkości ziarna poniżej 0,006 mm i od 28 do 35 g rozdrobnionego do wielkości ziarna nie większej niż 0,006 mm modyfikatora na 100 g bentonitu, przy czym jako modyfikatory bentonitów stosuje się: IV-rzędowe sole amoniowe z czterema podstawnikami alifatycznymi lub z jednym benzylowym bądź fenylowym i 3 alkilowymi: etylowym, butylowym, bądź dodecylowym i/lub IV-rzędowe sole fosfoniowe z 3 podstawnikami aromatycznymi: fenylowym lub benzylowym oraz jednym alkilowym: etylowym, butylowym, bądź dodecylowym, a także pochodne poliedrycznych oligomerycznych silseskwioksanów (POSS): oktakis(tetrametyloamoniowy)oktasilseskwioksanem lub oktakis{3-N-(hydroksyetylo)dimetyloamino)propylo}oktasilseskwioksanem lub aminopropyloizobutylooktasilseskwioksanem i prowadzi się proces mieszania stosując prędkość obrotową od 35 do 45 l/min w czasie 8-14 godzin, w zależności od użytego modyfikatora, po czym produkt przesiewa się na sicie o wielkości oczka 0,006 mm.
    PL 226 833 B1
  2. 2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mieszalnik produktów sypkich stosuje się mieszalnik bębnowy typu V.
  3. 3. Sposób, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kąt wierzchołkowy mieszalnika wynosi 60-65°.
  4. 4. Sposób, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces prowadzi się przy wypełnieniu mieszalnika w zakresie 60-65%.
  5. 5. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że zmodyfikowany bentonit dodatkowo przesiewa się przez sita z aktywnym srebrem.
PL407020A 2014-01-31 2014-01-31 Sposób modykacji bentonitu PL226833B1 (pl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL407020A PL226833B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób modykacji bentonitu
EP14461559.8A EP2910526B1 (en) 2014-01-31 2014-08-12 A method of modification of a bentonite and a method of application of modified bentonite to polymer resins

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL407020A PL226833B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób modykacji bentonitu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL407020A1 PL407020A1 (pl) 2015-08-03
PL226833B1 true PL226833B1 (pl) 2017-09-29

Family

ID=51302687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL407020A PL226833B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób modykacji bentonitu

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2910526B1 (pl)
PL (1) PL226833B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL443725A1 (pl) * 2023-02-09 2024-08-12 Connect Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Kompozycja na osnowie poodpadowego PP i sposób jej przetwarzania metodą formowania wtryskowego

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105293511B (zh) * 2015-11-30 2018-06-26 浙江丰虹新材料股份有限公司 一种易分散钠基膨润土及其制备方法
IT201600079966A1 (it) 2016-07-29 2018-01-29 Lamberti Spa Processo per produrre piastrelle
US20230150826A1 (en) * 2021-11-16 2023-05-18 Saudi Arabian Oil Company Clay nanoparticle preparation for industrial applications

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216135A (en) * 1978-03-27 1980-08-05 Nl Industries, Inc. Organophilic clays and thixotropic polyester compositions containing the same
EP0079972B1 (de) 1981-11-19 1985-05-02 C.F. Spiess &amp; Sohn GmbH &amp; Co. Chemische Fabrik Verfahren zur Herstellung von tertiären Sulfoniummontmorilloniten und ihre Verwendung
US4474706A (en) * 1982-08-30 1984-10-02 The Sherwin-Williams Company Process for the preparation of organophilic clays
PL178900B1 (pl) 1994-10-07 2000-06-30 Politechnika Rzeszowska Tiksotropowa kompozycja nienasyconej żywicy poliestrowej i sposób wytwarzania tiksotropowej kompozycji nienasyconej żywicy poliestrowej
US7867614B2 (en) * 2003-06-12 2011-01-11 Rockwood Clay Additives, Gmbh Method for producing nanocomposite additives with improved delamination in polymers
RU2519174C1 (ru) * 2013-04-05 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "МЕТАКЛЭЙ" (ЗАО "МЕТАКЛЭЙ") Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с повышенной термической стабильностью (варианты)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL443725A1 (pl) * 2023-02-09 2024-08-12 Connect Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Kompozycja na osnowie poodpadowego PP i sposób jej przetwarzania metodą formowania wtryskowego

Also Published As

Publication number Publication date
EP2910526A2 (en) 2015-08-26
EP2910526A3 (en) 2015-11-25
PL407020A1 (pl) 2015-08-03
EP2910526B1 (en) 2019-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deepthi et al. Mechanical and thermal characteristics of high density polyethylene–fly ash cenospheres composites
PL226833B1 (pl) Sposób modykacji bentonitu
de Macedo Neto et al. Kaolinite review: intercalation and production of polymer nanocomposites
Chen et al. A critical appraisal of polymer–clay nanocomposites
Zabihi et al. Enhanced thermal stability and lifetime of epoxy nanocomposites using covalently functionalized clay: experimental and modelling
Sareena et al. Utilization of peanut shell powder as a novel filler in natural rubber
Lee et al. Structure‐property relationships in polymer blend nanocomposites
Yu et al. Water‐assisted melt compounding of nylon‐6/pristine montmorillonite nanocomposites
Yoon et al. Modification of montmorillonite with oligomeric amine derivatives for polymer nanocomposite preparation
Burmistr et al. Synthesis, structure, thermal and mechanical properties of nanocomposites based on linear polymers and layered silicates modified by polymeric quaternary ammonium salts (ionenes)
Ammala et al. Poly (ethylene terephthalate) clay nanocomposites: Improved dispersion based on an aqueous ionomer
Wu et al. Properties of HDPE/clay/wood nanocomposites
KR20080104316A (ko) 할로겐화 수지에 사용하기에 적합한 유기점토 및 그의 복합체계
GB2408048A (en) Rubbers containing organoclays
Chen et al. Flame-retardant polypropylene composites based on magnesium hydroxide modified by phosphorous-containing polymers
BRPI0710337A2 (pt) composição de matéria , método, composição polimérica e composição de polìmero nanocompósito
Essawy et al. Oil‐absorptive polymeric networks based on dispersed oleophilized nanolayers of laponite within ethylene–propylene–diene monomer vulcanizates
JP2007270011A (ja) 層状ケイ酸塩化合物および該層状ケイ酸塩化合物を含有する樹脂組成物
Zaharri et al. Effect of zeolite modification via cationic exchange method on mechanical, thermal, and morphological properties of ethylene vinyl acetate/zeolite composites
Rapacz-Kmita et al. Influence of the organophilisation process on properties of the bentonite filler and mechanical properties of the clay/epoxy nanocomposites
Mahmoodian et al. Preparation and characterization of Bis-GMA/TEGDMA/clay nanocomposites at low filler content regimes
DE60018982T2 (de) Harzadditiv-zusammensetzung und verfahren zu dessen herstellung
JP4843134B2 (ja) 熱可塑性樹脂組成物の製造方法及び熱可塑性樹脂組成物
Mahmud et al. Preparation and mechanical properties of green epoxy/chitosan/silver nanocomposite
CN1141046A (zh) 模塑复合材料