專利名稱：一種超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膨潤(rùn)土的深加工技術(shù)，確切地說是一種新型超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)膨潤(rùn)土是近年來發(fā)展起來的一種新領(lǐng)域的精細(xì)化學(xué)品，應(yīng)用廣泛，是油漆、涂料、石油、化妝品等工業(yè)不可缺少的添加劑。作為防沉助劑用于油漆中，可防止顏料沉底結(jié)塊；用于乳化液，可作流速控變劑；用于溶劑性油墨，可作增稠助劑，以調(diào)整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性；用于石油鉆井，可作配制油基泥漿助劑，增加泥漿的稠度、泥漿分散性和懸浮性；同時(shí)還可作為均染劑、織物柔軟劑用于紡織工業(yè)中；近年來在納米復(fù)合材料的制備中得到了應(yīng)用，特別是高檔有機(jī)土其應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。
膨潤(rùn)土是以蒙脫石礦物為主要成分的粘土礦，為含少量堿土金屬的含水層狀鋁硅酸鹽礦物。蒙脫石晶體由兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片組成，屬2∶1層型。層間的一些陽(yáng)離子可和外界離子交換，鈉基膨潤(rùn)土可以用離子交換法，把體積較大的有機(jī)陽(yáng)離子引進(jìn)層間，使親水性的鈉基膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)變成親油性的有機(jī)插層膨潤(rùn)土，形成大孔洞功能性材料，這就是有機(jī)膨潤(rùn)土。將層間的陽(yáng)離子用離子交換法獲得鈉基膨潤(rùn)土的過程稱為鈉化或稱改型，將鈉基膨潤(rùn)土制備有機(jī)土的過程稱為有機(jī)化或稱改性。鈉化及有機(jī)化工藝是有機(jī)土制備中的關(guān)鍵工藝，而鈉化的完全程度直接決定有機(jī)化的完全程度，從而直接影響有機(jī)土的各方面性能。
蒙脫石是由多層疊置的晶片組成，由于電荷不平衡，晶層底面帶有負(fù)電荷，端面為正電荷，從而在水介質(zhì)中形成端面吸附的“I”字型締合，“I”字型締合結(jié)構(gòu)不利于鈉離子充分插入層間而進(jìn)一步影響有機(jī)化的充分。為了使多層疊置的晶片分散及鈉化充分，傳統(tǒng)的工藝有靜置分散鈉化及在漩流分級(jí)過程中實(shí)現(xiàn)分散鈉化。靜置分散鈉化是根據(jù)鈉化土在水中有良好的懸浮穩(wěn)定性，依靠分子離子自身的運(yùn)動(dòng)達(dá)到分散剝離的效果。靜置分散鈉化具有鈉化時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大等缺點(diǎn)，由于鈉化過程通常是靜置的，多層疊置的晶片分散及鈉化效果并不理想。在漩流分級(jí)過程中，漩流離心剝片分級(jí)時(shí)產(chǎn)生的沖擊、剪切有利于多層疊置的晶片分散，但由于作用時(shí)間不長(zhǎng)，分散效果同樣不甚理想，且漩流離心剝片分級(jí)具有損耗大、浪費(fèi)原料的特點(diǎn)。研究表明經(jīng)靜置分散鈉化4天或經(jīng)漩流離心剝片分級(jí)二次，蒙脫石在水中懸浮液的平均粒徑約為3～10μm，說明蒙脫石仍以幾十至上千層的晶片疊置形式存在，這在很大程度上阻礙了鈉化的充分完成，同時(shí)更是將這種不利影響帶到了下一步有機(jī)化加工過程。專利號(hào)為200410004707.6的中國(guó)專利一種新型納米膨潤(rùn)土及其制備方法提供了一種制備超細(xì)有機(jī)膨潤(rùn)土的技術(shù)，這種技術(shù)理論上是比較理想的，但實(shí)際效果并不理想，原因是膨潤(rùn)土的團(tuán)聚顆粒仍較大，鈉化和有機(jī)化都不充分，所謂的納米級(jí)只是針對(duì)其層狀結(jié)構(gòu)中的層厚而言，其實(shí)并沒有完全剝離達(dá)到膨潤(rùn)土顆粒的納米級(jí)，所以，如何使膨潤(rùn)土在鈉化過程中即有機(jī)化前充分分散以保證充分改性是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備工藝，使膨潤(rùn)土在鈉化的同時(shí)充分分散，顆粒平均直徑小于200納米，要求具有工藝簡(jiǎn)單、效率高，適宜工業(yè)化和對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明一種超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，包括以下步驟
1、在蒙脫石含量92％以上的鈉基或鈣基膨潤(rùn)土中加入0～50份(以膨潤(rùn)土重量計(jì))水，充分?jǐn)嚢铦?rùn)濕，制成懸浮液；2、在上述膨潤(rùn)土懸浮液中加入0～0.1份(以膨潤(rùn)土重量計(jì))的鈉化劑，攪拌10～60分鐘；3、將步驟2形成的膨潤(rùn)土懸浮液放入球磨機(jī)球磨或?qū)⒉襟E2形成的膨潤(rùn)土懸浮液加溫到40℃～70℃并充分?jǐn)嚢韬蠓湃肭蚰C(jī)球磨。
上述步驟2中的鈉化劑可以采用碳酸鈉、硫酸鈉、六偏磷酸鈉等含鈉離子化合物中的一種，步驟3中球磨介質(zhì)選用0.5～10mm的近球形鋼性珠，如氧化鋯球或普通玻璃球，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100～400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5～10小時(shí)，球磨介質(zhì)用量為懸浮液量的20％～80％(體積比)。通過上述步驟加工后，膨潤(rùn)土漿料的平均粒徑下降到100～200nm之間，達(dá)到了充分細(xì)化的目的。
由于本工藝只有3個(gè)步驟，而且基本上是在球磨機(jī)上進(jìn)行，工藝非常簡(jiǎn)單，適宜工業(yè)化應(yīng)用，經(jīng)球磨工藝后膨潤(rùn)土漿料的粒度發(fā)生明顯的改變，平均料徑由球磨前的3～10微米下降到球磨后的100～200納米，即達(dá)到膨潤(rùn)土漿料的超細(xì)化，這在其他有關(guān)有機(jī)膨潤(rùn)土制備工藝中是難于達(dá)到的，本工藝在球磨的同時(shí)也在進(jìn)行鈉化，可以使鈉化更加充分，制得的超細(xì)膨潤(rùn)土漿料為后續(xù)的有機(jī)化提供了良好的條件，生產(chǎn)的有機(jī)膨潤(rùn)土在有機(jī)介質(zhì)中的分散性，防沉降性，透明度均有顯著的提高，極大地拓展了有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用領(lǐng)域。在用本方法制備超細(xì)膨潤(rùn)土漿料的過程中沒有大量的廢水等污染物的排放，對(duì)環(huán)境沒有影響，因此，本發(fā)明一種超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備工藝，具有工藝簡(jiǎn)單、效率高，適宜工業(yè)化和對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是實(shí)施例1制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖2是實(shí)施例2制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖3是實(shí)施例3制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖4是實(shí)施例4制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖5是實(shí)施例5制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖6是實(shí)施例6制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖7是實(shí)施例7制得的超細(xì)膨潤(rùn)土顆粒粒度分布圖。
圖8是實(shí)施例3原料鈉基膨潤(rùn)土水懸浮液粒度分布圖。
具體實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為92％的鈉基膨潤(rùn)土20g，加入300ml水，攪拌20分鐘，使鈉基膨潤(rùn)土充分潤(rùn)濕分散形成懸浮液，加入體積為240ml的0.5mm直徑氧化鋯球形珠，以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘球磨0.5小時(shí)，取上層漿液即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例2在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為92％的鈣基膨潤(rùn)土20g，加入500ml水，攪拌20分鐘，使鈣基膨潤(rùn)土充分潤(rùn)濕分散形成懸浮液，加入0.8g固體碳酸鈉，攪拌60分鐘使碳酸鈉完全溶解，加入體積為300ml的10mm直徑玻璃球形珠，以轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘球磨10小時(shí)，取上層漿液即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例3在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為95％的鈉基膨潤(rùn)土水懸浮液(固含量為4％，其粒徑分布如圖8)500ml，攪拌10分鐘，加入體積為200ml的5mm直徑氧化鋯球形珠，以轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘球磨5小時(shí)，取上層漿液即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例4在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為95％的鈣基膨潤(rùn)土水懸浮液(固含量為4％)500ml，攪拌10分鐘，加入1.2g固體硫酸鈉，攪拌10分鐘使硫酸鈉完全溶解，將上述懸浮液升溫至70℃，然后加入體積為200ml的0.5mm直徑玻璃球形珠，以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘球磨5小時(shí)，即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例5在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為92％的鈣基膨潤(rùn)土20g，加入300ml水，攪拌20分鐘，使鈉基膨潤(rùn)土充分潤(rùn)濕分散形成懸浮液，加入2.0g固體六偏磷酸鈉，攪拌30分鐘使六偏磷酸鈉完全溶解，然后將懸浮液升溫至40℃分散攪拌，再加入體積為60ml的10mm直徑氧化鋯球形珠，以轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘球磨10小時(shí)，即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例6在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為95％的鈉基膨潤(rùn)土水懸浮液(固含量為4％)500ml，攪拌10分鐘，將上述懸浮液升溫至70℃，然后加入體積為300ml的5mm直徑玻璃球形珠，以轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘球磨10小時(shí)，即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
實(shí)施例7在實(shí)驗(yàn)室用球磨機(jī)中，加入蒙脫石含量為92％的鈉基膨潤(rùn)土20g，加入400ml水，攪拌20分鐘，使鈉基膨潤(rùn)土充分潤(rùn)濕分散形成懸浮液，將上述懸浮液升溫至55℃，加入體積為320ml的0.5mm直徑氧化鋯球形珠，以轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘球磨0.5小時(shí)，取上層漿液即得超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，包括以下步驟(1)在蒙脫石含量92％以上的膨潤(rùn)土中加入0～50份(以膨潤(rùn)土重量計(jì))水，充分?jǐn)嚢铦?rùn)濕，制成懸浮液；(2)在上述膨潤(rùn)土懸浮液中加入0～0.1份(以膨潤(rùn)土重量計(jì))的鈉化劑，攪拌10～60分鐘；(3)將步驟(2)形成的膨潤(rùn)土懸浮液放入球磨機(jī)球磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是球磨介質(zhì)選用0.5～10mm的近球形鋼性珠，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100～400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5～10小時(shí)，球磨介質(zhì)用量為懸浮液用量的20％～80％(體積比)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是所述的鈉化劑是碳酸鈉、硫酸鈉、六偏磷酸鈉等含鈉離子化合物中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是所述的蒙脫石含量92％以上的膨潤(rùn)土是鈉基膨潤(rùn)土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是所述的蒙脫石含量92％以上的膨潤(rùn)土是鈣基膨潤(rùn)土。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是所述的步驟(3)是將步驟(2)形成的膨潤(rùn)土懸浮液加溫到40℃～70℃并充分?jǐn)嚢韬蠓湃肭蚰C(jī)球磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是球磨介質(zhì)為直徑0.5～10mm的氧化鋯球。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，其特征是球磨介質(zhì)為直徑0.5～10mm的普通玻璃球。
全文摘要
本發(fā)明涉及膨潤(rùn)土的深加工技術(shù)，確切地說是一種新型超細(xì)鈉基膨潤(rùn)土漿料的制備方法，主要包括1、在蒙脫石含量92％以上的鈉基或鈣基膨潤(rùn)土中加入0～50份(以膨潤(rùn)土重量計(jì))水，充分?jǐn)嚢铦?rùn)濕，制成懸浮液；2、在上述膨潤(rùn)土懸浮液中加入0～0.1份的鈉化劑，攪拌10～60分鐘；3、將步驟2形成的膨潤(rùn)土懸浮液放入球磨機(jī)球磨，球磨介質(zhì)選用0.5～10mm的氧化鋯球或普通玻璃球，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100～400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5～10小時(shí)，球磨介質(zhì)用量為懸浮液量的20％～80％(體積比)。通過上述步驟加工后，膨潤(rùn)土漿料的平均粒徑介于100～200nm之間，達(dá)到了充分細(xì)化的目的。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、效率高，適宜工業(yè)化和對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B33/38GK1843910SQ20061005051
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者盛衛(wèi)堅(jiān), 賈成林, 高建榮, 賈建洪, 韓亮, 陳志玨 申請(qǐng)人:浙江安吉縣宇宏粘土有限公司, 陳志玨