一、有機改性膨潤土作用
膨潤土無法在油脂或極性溶劑中發(fā)揮應(yīng)有的特性。為了顯示膨潤土在非極性溶液中的吸附和溶脹性能,世界各國進行了有機改性膨潤土的研究,主要利用有機物覆蓋膨潤土生產(chǎn)有機改性膨潤土。 目前這種有機改性膨潤土產(chǎn)品具有良好的觸變性和耐酸堿性。該解決方案是非牛頓流體,具有良好的防水和熱穩(wěn)定性。因此,有機改性膨潤土作為增稠劑,高溫潤滑劑,涂料添加劑,吸附劑,油基泥漿鉆井液材料等,是具有廣泛用途的化學產(chǎn)品。
二、加工有機改性膨潤土主要原材料:
用于制備有機改性膨潤土的添加劑主要是有機胺鹽。大家習慣上稱這種有機胺鹽為覆蓋劑。
三、有機改性膨潤土的制備原理
有機改性膨潤土實際上是通過改性膨潤土形成的產(chǎn)品。使用有機陽離子代替蒙脫石晶體層中的可交換陽離子,使有機物覆蓋蒙脫石表面,使膨潤土失去吸水能力,從而形成疏水親脂性有機改性膨潤土。
蒙脫石的表面帶負電,可以吸收鈣,鈉,鎂和其他離子。這些陽離子水合后可以使膨潤土充分分散。鈉離子的水合能力大于其他二價陽離子,因此鈉質(zhì)膨潤土常用于有機改性膨潤土的制備中。
四、有機改性膨潤土的改性方法:
最常見的改性方法是在適當?shù)臈l件下將膨潤土層中的無機陽離子與有機陽離子替換掉;蛘撸梢詫⒂袡C分子直接插入膨潤土層之間,以改變夾層結(jié)構(gòu)域的親水環(huán)境,使其具有疏水性。與此同時,粘土礦物中有機物的含量增加。
目前,有機改性膨潤土主要包括烷基銨改性膨潤土,并且也有改性的報道。膨潤土被其他有機物質(zhì)(例如十八烷基胺,金屬螯合物,有機硅和雙環(huán)胺離子)所吸收。關(guān)于插層有機物的國內(nèi)研究主要集中于季銨鹽和胺。常用的有十六烷基三甲基銨鹽CTMA,頭孢氨啶CPB和十八烷基三甲基銨鹽DTMA。
五、有機改性膨潤土的制備方法
1.干法制備有機改性膨潤土
干法制備有機改性膨潤土的方法是將含水量為20-30的膨潤土直接混合然后將有機改性劑加熱,混合并擠出以直接制備有機改性膨潤土。或進一步干燥,粉碎成粉末狀產(chǎn)品,或直接將其分散在有機溶劑中制成凝膠或乳膠產(chǎn)品。
工藝流程
鈉基膨潤土+有機覆蓋劑的純化→加熱和混合→擠出→混合→有機凝膠
鈉基膨潤土+有機覆蓋劑的純化→加熱和混合→擠出→干燥→破碎→包裝
優(yōu)點:工藝簡單。
缺點:通常需要在高壓或表面活性劑熔融溫度下進行,能耗巨大,且無法保證所獲得產(chǎn)品的均勻性和穩(wěn)定性。
2.濕法制備有機改性膨潤土
濕法合成膨潤土是將膨潤土礦物粉碎并分散將其在水中制成漿液,然后加入有機改性劑,并在充分攪拌的條件下進行反應(yīng),以達到有機改性的目的。工藝流程
膨潤土粉→分散制漿→純化→改性或改性→純化→有機覆蓋物→過濾→干燥→粉碎→產(chǎn)品
優(yōu)點:有機改性膨潤土在溶液狀態(tài)下進行濕法合成,并進行充分攪拌使膨潤土和表面活性劑充分混合。當反應(yīng) 時間足夠長時,表面活性劑在膨潤土上的吸附可以達到平衡。經(jīng)過過濾,洗滌,干燥和研磨后,可獲得形狀均勻,性能穩(wěn)定的有機改性膨潤土產(chǎn)品。
濕法合成有機改性膨潤土比干法對設(shè)備和操作的要求更低,因此目前濕法通常用于制備有機改性膨潤土。
缺點:恒溫水浴,攪拌,干燥,活化等工藝需要消耗大量的水和能量,且制備過程耗時較長,這使得有機改性膨潤土的生產(chǎn)成本增加,不利于工業(yè)應(yīng)用。
3.有機改性膨潤土預(yù)凝膠法的制備過程
有機改性膨潤土的預(yù)凝膠法是將膨潤土分離提純,在有機覆蓋過程中加入礦物油等疏水性有機溶劑,提取將疏水性膨潤土復(fù)合材料加入有機油中,分離出水相,然后通過蒸發(fā)除去殘留的水。直接制成有機改性膨潤土預(yù)凝膠。
工藝流程
原礦粉碎→分散制漿→改性和提純→水提取→加熱和除水→預(yù)凝膠產(chǎn)品
在進一步了解膨潤土的結(jié)構(gòu)特征和理化性質(zhì)后,一些研究人員采用了更多的方法來合成有機粘土。例如,將熔融的有機化合物與粘土礦物質(zhì)混合,采用粉末訓(xùn)練方法,并在與粘土相互作用后使小分子有機化合物聚合。最近,有人利用超聲波的強空化作用來制備有機改性膨潤土。
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