專利名稱：無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種凹凸棒黏土的改性方法，具體的說是一種無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，屬于非金屬礦深加工領域。
背景技術：
目前，許多精細化工產(chǎn)品的增黏、增稠、流變助劑大都為天然高分子或改性天然高分子產(chǎn)品如瓜爾膠、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉和殼聚糖衍生物等，但天然高分子產(chǎn)品成本較高。近年來，無機礦物增黏劑受到了廣泛關注，膨潤土增稠流變劑作為無機礦物增黏劑受到青睞，并在諸多方面替代天然高分子得到廣泛應用。然而膨潤土耐電解質性能較差。隨著涂料、油墨、化妝品等高端產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展，對增黏增稠劑要求日益提高且用量也在逐年遞增。凹凸棒黏土是一種由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體構成的2:1型層鏈狀的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物，化學組成式為Mg5Si8O2tl(HO)2(OH2)4 · 4H20，是一種有良好膠體性質的無機凝膠，可作為懸浮穩(wěn)定劑、增黏、增稠、流變助劑用于涂料、油漆、油墨和日用化學品(化妝品、牙膏、洗面奶等)等領域。但天然凹凸棒黏土常伴有蛋白石和石英等雜質，同時由于強烈的靜電和氫鍵等分子間內作用力，凹凸棒黏土的懸浮性和分散性較差，從而限制了凹凸棒黏土膠體性能的發(fā)揮。傳統(tǒng)方法主要采用無機鹽或有機表面活性劑對凹凸棒黏土進行表面改性處理，通過改變層間電荷或棒晶表面電荷來改善棒晶間作用力，進而提高膠體性能。然而很少有先將凹凸棒黏土進行無機改性，改變凹凸棒黏土的層間電荷，然后再進行有機改性，使棒晶表面有親水性改為適度疏水性，從而進一步改善凹凸棒黏土的懸浮性和分散性的報道。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有凹凸棒黏土表面改性的不足，本發(fā)明目的在于提供一種無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，其目的是解決我國現(xiàn)有凹凸棒黏土懸浮性和分散性不佳等問題。本發(fā)明要解決的技術問題通過以下方案來實現(xiàn)它是在攪拌狀態(tài)下，將磷酸鹽溶解在水中，然后加入經(jīng)預處理的凹凸棒黏土，制成質量濃度5-20%的懸浮液；懸浮液過200目篩除去雜質，在室溫下反應I 3h，再加入一定量陽離子表面活性劑于20-90°C下繼續(xù)反應I 2h得漿料；將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土。其中，凹凸棒黏土預處理方法是凹凸棒黏土原礦加水濕潤成含水量35 50%，再經(jīng)對輥機對輥擠壓。其中，所述的磷酸鹽為焦磷酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉中的任一種或一種以上，其加入量為凹凸棒黏土原礦質量的1% 10%。其中，所述的陽離子表面活性劑為十二烷基三甲基氯(溴)化銨、十四烷基三甲基氯(溴)化銨、十六烷基三甲基氯(溴)化銨、十八烷基三甲基氯(溴)化銨、十六烷基二甲基芐基氯(溴)化銨、十八烷基二甲基芐基氯(溴)化銨、雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙十六烷基二甲基溴化銨、雙十八烷基二甲基溴化銨、芐基三甲基氯(溴)化銨、芐基三乙基氯(溴)化銨、芐基三丙基氯(溴)化銨、芐基三丁基氯(溴)化銨中的任一種或一種以上，加入量為凹凸棒黏土原礦質量的O. 05 5%。凹凸棒黏土是以凹凸棒石為主要成分的一種具有獨特性能的層鏈狀分子結構的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物，由于在形成過程中四面體中Si4+被Fe3+、A13+離子置換或八面體中的Al3+被Fe2+、Mg2+離子置換，因而產(chǎn)生負電性；為使電荷平衡，可以進行陽離子交換；為此，先用磷酸鹽中Na+與凹凸棒黏土層間的Mg2+或Ca2+進行交換，并通過磷酸鹽分子鏈的延伸，增大凹凸棒黏土棒晶的位阻排斥作用和水化排斥作用，從而提高凹凸棒黏土在水中的分散性能；在無機鹽改性基礎上，采用陽離子表面活性劑，使凹凸棒黏土棒晶從親水性改為適度疏水，進一步增強凹凸棒黏土水合時的懸浮性能， 從而實現(xiàn)凹凸棒黏土的增黏。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(I)磷酸鹽改性凹凸棒黏土，可增大凹凸棒黏土的位阻排斥作用和水化排斥作用，提高凹凸棒黏土在水中的分散性能。(2)凹凸棒黏土在磷酸鹽改性基礎上進行陽離子表面活性劑改性處理，可使凹凸棒黏土棒晶從親水性改為適度疏水，增強凹凸棒黏土水合時的懸浮性能。(3)產(chǎn)品具有優(yōu)異的pH穩(wěn)定性和剪切變稀特性，與其他膠體有較好的相容性和復配性，可滿足涂料、油墨、化妝品等行業(yè)增稠的需求。
具體實施方案下面結合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術解決方案，這些實施例不能理解為是對技術方案的限制。實施例I :將含水量在35%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入磷酸鈉水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為5%的懸浮液，磷酸鈉加入量為凹凸棒黏土原礦質量的1% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應lh，再加入十六烷基三甲基氯化銨于20°C下繼續(xù)反應2h得漿料，十六烷基三甲基氯化銨加入量為凹凸棒黏土干料質量的O. 05% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s，經(jīng)上述過程改性后其黏度為2682mPa. s，24h后沉降率小于1%。實施例2 :將含水量在40%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入焦磷酸鈉水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為10%的懸浮液，焦磷酸鈉加入量為凹凸棒黏土原礦質量的3% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應2h，再加入十六烷基二甲基芐基溴化銨于40°C下繼續(xù)反應I. 5h得漿料，十六烷基二甲基芐基溴化銨加入量為凹凸棒黏土原礦質量的1% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s，經(jīng)上述過程改性后其黏度為2825mPa.s, 24h后沉降率小于1%。實施例3 :將含水量在45%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入磷酸二氫鈉水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為15%的懸浮液，磷酸二氫鈉加入量為凹凸棒黏土原礦質量的5% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應3h，再加入雙十二烷基二甲基溴化銨于60°C下繼續(xù)反應2h得漿料，雙十二烷基二甲基溴化銨加入量為凹凸棒黏土原礦質量的2% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s，經(jīng)上述過程改性后其黏度為2930mPa. s,24h后沉降率小于1%。實施例4 :將含水量在50%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入磷酸氫二鈉水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為20%的懸浮液，磷酸二氫鈉加入量為凹凸棒黏土原礦質量的7% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應2h，再加入芐基三甲基氯化銨于80°C下繼續(xù)反應I. 5h得漿料，芐基三甲基氯化銨加入量為凹凸棒黏土原礦質量的3% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s,經(jīng)上述過程改性后其黏度為2766mPa. s, 24h后沉降率小于1%。實施例5 :將含水量在45%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入六偏磷酸鈉的水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為10%的懸浮液，六偏磷酸鈉加入量分別為凹凸棒黏土原礦質量的9% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應lh，再加入十八烷基三甲基氯化銨和芐基三乙基溴化銨于90°C下繼續(xù)反應Ih得漿料，十八烷基三甲基氯化銨和芐基三乙基溴化銨加入量分別為凹凸棒黏土原礦質量的2% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s,經(jīng)上述過程改性后其黏度為2872mPa. s, 24h后沉降率小于2%。實施例6 :將含水量在35%的凹凸棒黏土經(jīng)對輥機擠壓，在攪拌狀態(tài)下，將擠壓后的凹凸棒黏土加入多聚磷酸鈉的水溶液中，制成凹凸棒黏土質量濃度為5%的懸浮液，多聚磷酸鈉加入量分別為凹凸棒黏土原礦質量的10% ;懸浮液過200目篩除去雜質，攪拌反應3h，再加入十八烷基二甲基芐基氯化銨和雙十八烷基二甲基氯化銨于90°C下繼續(xù)反應Ih得漿料，十八烷基二甲基芐基氯化銨和雙十八烷基二甲基氯化銨加入量分別為凹凸棒黏土原礦質量的2. 5% ;將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性高黏凹凸棒黏土產(chǎn)品。凹凸棒黏土原礦黏度值為942mPa. s，經(jīng)上述過程改性后其黏度為2862mPa. s，24h后沉降率小于2%。權利要求
1.無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于它是在攪拌狀態(tài)下，將磷酸鹽溶解在水中，然后加入經(jīng)預處理的凹凸棒黏土，制成質量濃度5-20%的懸浮液；懸浮液過200目篩除去雜質，在室溫下反應I 3h，再加入一定量陽離子表面活性劑于20-90°C下繼續(xù)反應I 2h得漿料；將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性凹凸棒黏土。
2.根據(jù)權利要求I所述的無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于凹凸棒黏土預處理方法是凹凸棒黏土原礦加水濕潤成含水量35 50%，再經(jīng)對輥機對輥擠壓。
3.根據(jù)權利要求I所述的無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于所述的磷酸鹽為焦磷酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉中的任一種或一種以上，其加入量為凹凸棒黏土原礦質量的1% 10%。
4.根據(jù)權利要求I所述的無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于所述的陽離子表面活性劑為十二烷基三甲基氯(溴)化銨、十四烷基三甲基氯(溴)化銨、十六烷基三甲基氯(溴)化銨、十八烷基三甲基氯(溴)化銨、十六烷基二甲基芐基氯(溴)化銨、十八烷基二甲基芐基氯(溴)化銨、雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙十六烷基二甲基溴化銨、雙十八烷基二甲基溴化銨、芐基三甲基氯(溴)化銨、芐基三乙基氯(溴)化銨、芐基三丙基氯(溴)化銨、芐基三丁基氯(溴)化銨中的任一種或一種以上，加入量為凹凸棒黏土原礦質量的0. 05 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無機-有機改性凹凸棒黏土的制備方法，它是在攪拌狀態(tài)下，將磷酸鹽溶解在水中，然后加入經(jīng)預處理的凹凸棒黏土，制成質量濃度5-20%的懸浮液；懸浮液過200目篩除去雜質，在室溫下反應1～3h，再加入一定量陽離子表面活性劑于20-90℃下繼續(xù)反應1～2h得漿料；將所得漿料離心脫水，干燥，粉碎，得到雙改性凹凸棒黏土。所述的磷酸鹽加入量為凹凸棒黏土質量的1％～10％；所述的陽離子表面活性劑加入量為凹凸棒黏土質量的0.05～5％。本發(fā)明工藝過程操作簡單，所得產(chǎn)品具有黏度高和剪切變稀等特性，滿足涂料、油墨和化妝品等精細化工行業(yè)對礦物增稠劑的需求。
文檔編號C01B33/40GK102701230SQ20121019639
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權日2012年6月15日
發(fā)明者康玉茹, 汪琴, 王文波, 王愛勤, 鄭易安 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所盱眙凹土應用技術研發(fā)中心