本發(fā)明涉及黏土解離方法，具體涉及可連續(xù)化生產(chǎn)的黏土解離-改性-干燥一體化方法。

背景技術(shù)：

黏土是天然微納米材料，結(jié)構(gòu)單元間主要以氫鍵和物理作用力形成致密團(tuán)聚體。近年來(lái)，從傳統(tǒng)的純粹干法或濕法解離黏土，逐漸發(fā)展出干濕法工藝相融合的解離黏土的新工藝，如擠壓-凍融、冷凍-碾磨和對(duì)輥擠壓-高壓均質(zhì)等干濕結(jié)合技術(shù)，可以較好解離黏土，實(shí)現(xiàn)黏土的微納米化。但是，凍融、高壓均質(zhì)等過(guò)程仍存在能耗高和二次團(tuán)聚等缺陷，且廢水量大，或需要使用大量有機(jī)溶劑，難以實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的綠色規(guī)?；a(chǎn)。

王富平曾設(shè)計(jì)了一種雙螺旋混煉擠壓機(jī)用于膨潤(rùn)土分散。該工藝使用雙螺旋帶攪拌并向前輸送物料，其分散作用主要是靠在混煉腔內(nèi)引入的阻尼板。當(dāng)物料行進(jìn)到阻尼板時(shí)，由于過(guò)流面積減小，物料在此形成渦流區(qū)，從而物料之間相互擠壓和剪切達(dá)到分散目的。由于物料推進(jìn)速度有限，決定渦流分散程度不會(huì)太高，而且雙螺旋帶之間沒(méi)有有效的剪切力，因此整體作用力較弱，難以達(dá)到微納米化解離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種簡(jiǎn)單、高效、低成本的可連續(xù)化生產(chǎn)的黏土解離-改性-干燥一體化方法，在保持黏土結(jié)構(gòu)單元原有形貌的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)黏土微納米化，克服現(xiàn)有技術(shù)能耗大、成本高、效率低、不環(huán)保的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該可連續(xù)化生產(chǎn)的黏土解離-改性-干燥一體化方法包括以下步驟：

（1）黏土預(yù)處理：將黏土在分散溶劑中充分混合浸潤(rùn)；

（2）擠出處理：將預(yù)處理后的黏土和改性劑均勻加入嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)中，調(diào)整擠出參數(shù)，利用嚙合同向雙螺桿在嚙合位置產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力來(lái)膨松化、撕裂黏土聚集體；

（3）干燥：將擠出處理后的黏土進(jìn)一步干燥，得軟團(tuán)聚狀態(tài)的微納米化黏土粉體，同時(shí)回收所用溶劑。

其中，所述黏土為凹凸棒石和海泡石為主的纖維型黏土，及蒙脫石和蛭石為主的片層狀黏土。

其中，所述溶劑為水，或乙醇、異丙醇、二甲亞砜、N,N-二甲基甲酰胺有機(jī)溶劑中的一種，所用溶劑是黏土質(zhì)量的1~3倍。

其中，所述的改性劑為季銨鹽、硅烷偶聯(lián)劑或硬脂酸，改性性用量是預(yù)處理后凹土質(zhì)量的2-4%。

其中，所述嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的擠出條件是：擠出溫度在50 ~ 200℃之間可控，長(zhǎng)徑比在32 ~ 60之間可調(diào)。

其中，干燥溫度是80-160℃。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明采用嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，其解離作用力為大面積嚙合的雙螺桿之間的切磋力，該作用力不僅具有較好的蓬松化效率，而且對(duì)溶劑深度浸潤(rùn)和擠壓過(guò)程中的溶劑化效應(yīng)發(fā)揮（保護(hù)晶體結(jié)構(gòu)、提升解離效率）都有非常良好的促進(jìn)作用。

2、工作中只需通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速和長(zhǎng)徑比等參數(shù)，就可精細(xì)調(diào)控解離強(qiáng)度。

3、該方法對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單，過(guò)程易于控制，能耗小，成本低，可進(jìn)行規(guī)模化連續(xù)式生產(chǎn)。

4、該方法中所用的溶劑可回收重復(fù)使用。

5、利用嚙合同向雙螺桿在嚙合位置產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力來(lái)膨松化、撕裂黏土聚集體，同時(shí)有效增加改性劑與黏土間的作用；一方面，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)對(duì)高粘度的黏土具有優(yōu)良的喂料和移輸送能力，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)對(duì)嚙合區(qū)中黏土的剪切速率和剪切應(yīng)力較大，獲得較好的解離效果，而且嚙合同向雙螺桿嚙合區(qū)中因邊界速度相反，只有靠邊界的一小部分物料能通過(guò)徑向間隙，而中間的大部分物料原地折回，產(chǎn)生較大的回流量，極大的提高了分布混合能力；另一方面，飽和溶劑的介入有效弱化結(jié)構(gòu)單元間的結(jié)合力，避免強(qiáng)力作用下的黏土晶體結(jié)構(gòu)的破壞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，這些實(shí)施例不能理解為是對(duì)技術(shù)方案的限制。

實(shí)施例1：依以下步驟連接生產(chǎn)改性的微納米化凹土粉體

（1）黏土預(yù)處理：將100目的凹土與異丙醇充分混合并浸泡；其中，異丙醇是凹土質(zhì)量的 1倍；

（2）擠出處理：選擇嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，調(diào)整雙螺桿長(zhǎng)徑比為1:32，控制擠出溫度為50℃；將預(yù)處理后的凹土和其質(zhì)量2%的改性劑—季銨鹽勻速加入混合擠出；

（3）干燥：將擠出處理后的凹土在80℃加熱干燥脫溶劑，同時(shí)對(duì)所用的異丙醇進(jìn)行回收重復(fù)利用，即得軟團(tuán)聚狀態(tài)的十六烷基三甲基溴化銨改性的微納米化凹土粉體。

實(shí)施例2：依以下步驟連接生產(chǎn)改性的微納米化凹土粉體

（1）黏土預(yù)處理：將60目的海泡石在水中充分浸泡2小時(shí)，水的用量是海泡石質(zhì)量的2倍；

（2）擠出處理：選擇嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，調(diào)整雙螺桿長(zhǎng)徑比為1:46，控制擠出溫度為125℃，將預(yù)處理后的海泡石和其質(zhì)量3%的改性劑—硅烷偶聯(lián)劑勻速加入混合擠出；

（3）干燥：將擠出處理后的海泡石在120℃加熱干燥脫水，得軟團(tuán)聚狀態(tài)的微納米化海泡石黏土粉體。

實(shí)施例3：依以下步驟連接生產(chǎn)改性的微納米化凹土粉體

（1）黏土預(yù)處理：將200目的白云石型凹土在N,N-二甲基甲酰胺中充分浸泡，其用量是黏土質(zhì)量的3倍；

（2）擠出處理：選擇嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)，調(diào)整雙螺桿長(zhǎng)徑比為1:60，控制擠出溫度為200℃；將預(yù)處理后的白云石型和其質(zhì)量4%的改性劑—硬脂酸勻速加入混合擠出；

（3）干燥：將擠出處理后的白云石型凹土在160℃加熱干燥脫溶劑，即得軟團(tuán)聚狀態(tài)的改性微納米化白云石型凹土粉體，并對(duì)所用的N,N-二甲基甲酰胺進(jìn)行回收重復(fù)利用。