专利名称：温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法
技术领域：
本发明属于非金属矿深加工领域，具体涉及温致变色有机凹凸棒黏土的制备方 法。
背景技术：
凹凸棒粘土 (简称凹土)是一种层链状结构镁铝硅酸盐非金属矿物，具有特殊的层 链状结构，其晶体呈棒状、纤维状。凹凸棒土的特殊晶体结构使其作为橡胶、塑料、造纸、涂 料、油墨、医药、日化制品的功能填料，具有重要的应用价值。但天然的凹凸棒黏土表面具有 亲水性，并呈极性，与有机物不具备相容性，在界面难以形成良好的粘结，直接使用将导致 有机基体材料综合性能的大幅降低。根据应用需要有针对性地对凹土粉体表面进行修饰改 性，改善凹土在有机基体材料中的分散性并使之与有机基体材料具有优良的相溶性是凹土 在高技术领域应用的一个关键性瓶颈问题。凹土的理论分子式为Mg5Si8O2O(OH)2(Offi)4 ·4Η20，但由于凹土地质成因、地质环境 和沉积年代的不同，凹土原土总是伴随有含量不等的Fe2O3，因此，天然凹土通常呈灰色或灰 裼色，色泽差的问题使其应用受到很大的限制。目前解决这一问题主要是采用化学漂白、高 梯度磁选、强酸处理和还原-络合等方法，这些方法不仅操作成本高，而且效果往往也不甚
王困相
发明内容
本发明的目的在于提供一种温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，采用该制备 方法得到温致变色有机凹凸棒黏土，解决天然凹土色泽问题与凹土的有机化问题，温致变 色凹土作为示温功能填料，不仅与有机基体材料具有良好的适应性，而且有效的拓宽了凹 土在高技术领域的应用范围。本发明的技术解决方案是首先，将温致变色剂与纳米级凹土粉体在液相中健合， 过滤、冷冻干燥、研磨得凹土温致变色体；其次，将凹土粉体加入含有机改性剂的水溶液中， 在加热、搅拌状态下充分反应，反应结束后过滤、干燥、研磨得有机化凹土；最后，将上述凹 土温致变色体与有机化凹土按比例在行星磨中混磨，得温致变色有机凹凸棒黏土。该方法包括以下具体步骤
(1)在纳米级凹土粉体中加入其质量分数1-2%的温致变色剂，加水制成固含量20%的 悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数3-5%的改性剂，加水制成固含量28%的 悬浮液，调节PH值4. 0-4. 5，80°C搅拌反应6-8小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球磨，得有机 化凹土 ；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:5-10的 比例置于行星球磨中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土。
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其中，上述的温致变色剂为孔雀石绿或热敏大红(C25H22C1N03) -TD-I0其中，上述的有机改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、乙烯基三乙氧基硅烷或钛酸 酯偶联剂NDZ-102。其中，温致变色剂采用孔雀石绿时，加助剂硼酸，孔雀石绿与硼酸的质量比为 1:60-90。本发明的优点在于
1、利用纳米凹土的自身高比表面和活性位点，对凹土表面进行分子修饰，制备与温致 变色微胶囊具有类似同等功效的凹土温致变色体，将凹土温致变色体与有机化凹土复合制 备温致变色有机凹凸棒黏土，工艺简单易行。2、凹土的温致变色化处理解决了天然凹土色泽对凹土在高技术领域应用方面的 限制，拓宽了凹土的应用范围，而且所制备的凹土温致变色体也可以在不与有机化凹土复 合的情况下，作为功能填料独立应用于造纸、涂料和塑料等多种应用领域。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，这些实施例只是用于对技术解 决方案的说明，不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例1 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土
(1)在纳米级凹土粉体中加入占其质量分数1. 5%的孔雀石绿，并按孔雀石绿 硼酸=1 60的质量比例加入硼酸，加水制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应 12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数4. 0%的十六烷基三甲基溴化铵，加水 制成固含量28%的悬浮液，调节pH值4.0，80°C搅拌反应7小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有机化凹土；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:7.5的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为58. 0°C, 变色速度为26-30s。实施例2 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土
(1)纳米级凹土粉体中加入其质量分数2. 0%的孔雀石绿，并按孔雀石绿硼酸 =1:75的比例加入硼酸，加水制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时， 过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数5. 0%的乙烯基三乙氧基硅烷，加水制成 固含量28%的悬浮液，调节pH值4. 5，80°C温度搅拌反应8小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有机化凹土；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:10的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为56. 5°C， 变色速度为28-32s。实施例3 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土 (1)在纳米级凹土粉体中加入其质量分数1. 0%的孔雀石绿，并按孔雀石绿硼 酸=1:90的比例加入硼酸，加水制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小 时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土温致变色体；
(2)在2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数3. 0%的钛酸酯偶联剂NDZ-102，加水制成固 含量约为28%的悬浮液，调节pH值4. 5，在80°C搅拌反应6小时，过滤，105°C烘箱中干燥， 球磨，得有机化凹土 ；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:5的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为51. 8°C, 变色速度为26s。实施例4 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土
(1)在纳米级凹土粉体中加入其质量分数1.0%的热敏大红(C25H22C1N03)) -TD-1，加 水制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹 土温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数3. 0%的乙烯基三乙氧基硅烷，加水制成 固含量28%的悬浮液，调节pH值4. 0，80°C搅拌反应6小时，过滤，在105°C烘箱中干燥，球 磨，得有机化凹土 ；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:5的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为35. 5°C， 变色速度为30s。实施例5 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土
(1)纳米级凹土粉体中加入其质量分数1.5%的热敏大红(C25H22C1N03)) -TD-1，加水 制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土 温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数4. 0%的钛酸酯偶联剂NDZ-102，加水制 成固含量28%的悬浮液，调节pH值4. 5，80°C搅拌反应7小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有机化凹土；
(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:7.5的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为40. 0°C, 变色速度为28s。实施例6 依以下步骤制备温致变色有机凹凸棒黏土
(1)纳米级凹土粉体中加入其质量分数2.0%的热敏大红(C25H22C1N03)) -TD-1，加水 制成固含量20%的悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土 温致变色体；
(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数5. 0%十六烷基三甲基溴化铵，加水制成 固含量28%的悬浮液，80°C温度搅拌反应8小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球磨，得有机化凹 土；(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:10的比 例置于行星球磨机中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土 ；该温致变色有机凹凸棒黏土的变色温度为38. 2°C， 变色速度为25s。
权利要求
温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于首先，将温致变色剂与纳米级凹土粉体在液相中健合，过滤、冷冻干燥、研磨得凹土温致变色体；其次，将凹土粉体加入含有机改性剂的水溶液中，在加热、搅拌状态下充分反应，反应结束后过滤、干燥、研磨得有机化凹土；最后，将上述凹土温致变色体与有机化凹土按比例在行星磨中混磨，得温致变色有机凹凸棒黏土。
2.根据权利要求1所述的温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于该方法包 括以下具体步骤(1)在纳米级凹土粉体中加入其质量分数1-2%的温致变色剂，加水制成固含量20%的 悬浮液，将悬浮液置于摇床中反应12小时，过滤，冷冻干燥，研磨，得凹土温致变色体；(2)在粒径2-5μ m凹土粉体中加入其质量分数3-5%的改性剂，加水制成固含量28%的 悬浮液，调节PH值4. 0-4. 5，80°C搅拌反应6-8小时，过滤，105°C烘箱中干燥，球磨，得有机 化凹土 ；(3)将步骤(1)制得的凹土温致变色体与步骤(2)制得的有机化凹土按质量1:5-10的 比例置于行星球磨中，再加入混合物总量的0. 5%的聚乙烯醇，在转速600转/秒状态下混 磨5小时，得温致变色有机凹凸棒黏土。
3.根据权利要求2所述的温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于其中，上 述的温致变色剂为孔雀石绿或热敏大红(C25H22C1N03)-TD-I。
4.根据权利要求2所述的温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于其中，上 述的有机改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、乙烯基三乙氧基硅烷或钛酸酯偶联剂NDZ-102。
5.根据权利要求3所述的温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，其特征在于其中，温 致变色剂采用孔雀石绿时，加助剂硼酸，孔雀石绿与硼酸的质量比为1:60-90。
全文摘要
本发明公开了一种温致变色有机凹凸棒黏土的制备方法，属于非金属矿深加工领域，通过将温致变色试剂在一定的条件下与纳米凹凸棒黏土在液相中健合形成凹土温致变色体，再将有机化凹凸棒黏土粉体与凹土温致变色体按比例混磨得温致变色有机凹凸棒黏土。本发明通过对凹凸棒黏土进行温致变色化处理，解决了天然凹凸棒黏土色泽对凹凸棒黏土在高技术领域应用方面的限制，温致色变有机凹凸棒黏土作为功能填料可应用于造纸、涂料和塑料等多种应用领域，拓宽了凹凸棒黏土的应用范围。
文档编号C01B33/44GK101979321SQ20101050401
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者冯良东, 孙永明, 李登好, 谷亚昕 申请人:淮阴工学院