专利名称：一种超细钠基膨润土浆料的制备方法
技术领域：
本发明涉及膨润土的深加工技术，确切地说是一种新型超细钠基膨润土浆料的制备方法。
背景技术：
有机膨润土是近年来发展起来的一种新领域的精细化学品，应用广泛，是油漆、涂料、石油、化妆品等工业不可缺少的添加剂。作为防沉助剂用于油漆中，可防止颜料沉底结块；用于乳化液，可作流速控变剂；用于溶剂性油墨，可作增稠助剂，以调整油墨的粘度和稠度，防止油墨渗散，提高触变性；用于石油钻井，可作配制油基泥浆助剂，增加泥浆的稠度、泥浆分散性和悬浮性；同时还可作为均染剂、织物柔软剂用于纺织工业中；近年来在纳米复合材料的制备中得到了应用，特别是高档有机土其应用前景相当广阔。
膨润土是以蒙脱石矿物为主要成分的粘土矿，为含少量碱土金属的含水层状铝硅酸盐矿物。蒙脱石晶体由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成，属2∶1层型。层间的一些阳离子可和外界离子交换，钠基膨润土可以用离子交换法，把体积较大的有机阳离子引进层间，使亲水性的钠基膨润土转变成亲油性的有机插层膨润土，形成大孔洞功能性材料，这就是有机膨润土。将层间的阳离子用离子交换法获得钠基膨润土的过程称为钠化或称改型，将钠基膨润土制备有机土的过程称为有机化或称改性。钠化及有机化工艺是有机土制备中的关键工艺，而钠化的完全程度直接决定有机化的完全程度，从而直接影响有机土的各方面性能。
蒙脱石是由多层叠置的晶片组成，由于电荷不平衡，晶层底面带有负电荷，端面为正电荷，从而在水介质中形成端面吸附的“I”字型缔合，“I”字型缔合结构不利于钠离子充分插入层间而进一步影响有机化的充分。为了使多层叠置的晶片分散及钠化充分，传统的工艺有静置分散钠化及在漩流分级过程中实现分散钠化。静置分散钠化是根据钠化土在水中有良好的悬浮稳定性，依靠分子离子自身的运动达到分散剥离的效果。静置分散钠化具有钠化时间长、占地面积大等缺点，由于钠化过程通常是静置的，多层叠置的晶片分散及钠化效果并不理想。在漩流分级过程中，漩流离心剥片分级时产生的冲击、剪切有利于多层叠置的晶片分散，但由于作用时间不长，分散效果同样不甚理想，且漩流离心剥片分级具有损耗大、浪费原料的特点。研究表明经静置分散钠化4天或经漩流离心剥片分级二次，蒙脱石在水中悬浮液的平均粒径约为3～10μm，说明蒙脱石仍以几十至上千层的晶片叠置形式存在，这在很大程度上阻碍了钠化的充分完成，同时更是将这种不利影响带到了下一步有机化加工过程。专利号为200410004707.6的中国专利一种新型纳米膨润土及其制备方法提供了一种制备超细有机膨润土的技术，这种技术理论上是比较理想的，但实际效果并不理想，原因是膨润土的团聚颗粒仍较大，钠化和有机化都不充分，所谓的纳米级只是针对其层状结构中的层厚而言，其实并没有完全剥离达到膨润土颗粒的纳米级，所以，如何使膨润土在钠化过程中即有机化前充分分散以保证充分改性是一个非常关键的技术。
发明内容
本发明目的在于提供一种超细钠基膨润土浆料的制备工艺，使膨润土在钠化的同时充分分散，颗粒平均直径小于200纳米，要求具有工艺简单、效率高，适宜工业化和对环境污染小的优点。
本发明一种超细钠基膨润土浆料的制备方法，包括以下步骤
1、在蒙脱石含量92％以上的钠基或钙基膨润土中加入0～50份(以膨润土重量计)水，充分搅拌润湿，制成悬浮液；2、在上述膨润土悬浮液中加入0～0.1份(以膨润土重量计)的钠化剂，搅拌10～60分钟；3、将步骤2形成的膨润土悬浮液放入球磨机球磨或将步骤2形成的膨润土悬浮液加温到40℃～70℃并充分搅拌后放入球磨机球磨。
上述步骤2中的钠化剂可以采用碳酸钠、硫酸钠、六偏磷酸钠等含钠离子化合物中的一种，步骤3中球磨介质选用0.5～10mm的近球形钢性珠，如氧化锆球或普通玻璃球，球磨机转速为100～400转/分钟，球磨时间为0.5～10小时，球磨介质用量为悬浮液量的20％～80％(体积比)。通过上述步骤加工后，膨润土浆料的平均粒径下降到100～200nm之间，达到了充分细化的目的。
由于本工艺只有3个步骤，而且基本上是在球磨机上进行，工艺非常简单，适宜工业化应用，经球磨工艺后膨润土浆料的粒度发生明显的改变，平均料径由球磨前的3～10微米下降到球磨后的100～200纳米，即达到膨润土浆料的超细化，这在其他有关有机膨润土制备工艺中是难于达到的，本工艺在球磨的同时也在进行钠化，可以使钠化更加充分，制得的超细膨润土浆料为后续的有机化提供了良好的条件，生产的有机膨润土在有机介质中的分散性，防沉降性，透明度均有显著的提高，极大地拓展了有机膨润土的应用领域。在用本方法制备超细膨润土浆料的过程中没有大量的废水等污染物的排放，对环境没有影响，因此，本发明一种超细钠基膨润土浆料的制备工艺，具有工艺简单、效率高，适宜工业化和对环境污染小的优点。
图1是实施例1制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图2是实施例2制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图3是实施例3制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图4是实施例4制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图5是实施例5制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图6是实施例6制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图7是实施例7制得的超细膨润土颗粒粒度分布图。
图8是实施例3原料钠基膨润土水悬浮液粒度分布图。
具体实施例下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为92％的钠基膨润土20g，加入300ml水，搅拌20分钟，使钠基膨润土充分润湿分散形成悬浮液，加入体积为240ml的0.5mm直径氧化锆球形珠，以转速为400转/分钟球磨0.5小时，取上层浆液即得超细钠基膨润土浆料。
实施例2在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为92％的钙基膨润土20g，加入500ml水，搅拌20分钟，使钙基膨润土充分润湿分散形成悬浮液，加入0.8g固体碳酸钠，搅拌60分钟使碳酸钠完全溶解，加入体积为300ml的10mm直径玻璃球形珠，以转速为300转/分钟球磨10小时，取上层浆液即得超细钠基膨润土浆料。
实施例3在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为95％的钠基膨润土水悬浮液(固含量为4％，其粒径分布如图8)500ml，搅拌10分钟，加入体积为200ml的5mm直径氧化锆球形珠，以转速为100转/分钟球磨5小时，取上层浆液即得超细钠基膨润土浆料。
实施例4在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为95％的钙基膨润土水悬浮液(固含量为4％)500ml，搅拌10分钟，加入1.2g固体硫酸钠，搅拌10分钟使硫酸钠完全溶解，将上述悬浮液升温至70℃，然后加入体积为200ml的0.5mm直径玻璃球形珠，以转速为400转/分钟球磨5小时，即得超细钠基膨润土浆料。
实施例5在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为92％的钙基膨润土20g，加入300ml水，搅拌20分钟，使钠基膨润土充分润湿分散形成悬浮液，加入2.0g固体六偏磷酸钠，搅拌30分钟使六偏磷酸钠完全溶解，然后将悬浮液升温至40℃分散搅拌，再加入体积为60ml的10mm直径氧化锆球形珠，以转速为100转/分钟球磨10小时，即得超细钠基膨润土浆料。
实施例6在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为95％的钠基膨润土水悬浮液(固含量为4％)500ml，搅拌10分钟，将上述悬浮液升温至70℃，然后加入体积为300ml的5mm直径玻璃球形珠，以转速为300转/分钟球磨10小时，即得超细钠基膨润土浆料。
实施例7在实验室用球磨机中，加入蒙脱石含量为92％的钠基膨润土20g，加入400ml水，搅拌20分钟，使钠基膨润土充分润湿分散形成悬浮液，将上述悬浮液升温至55℃，加入体积为320ml的0.5mm直径氧化锆球形珠，以转速为300转/分钟球磨0.5小时，取上层浆液即得超细钠基膨润土浆料。
权利要求
1.一种超细钠基膨润土浆料的制备方法，包括以下步骤(1)在蒙脱石含量92％以上的膨润土中加入0～50份(以膨润土重量计)水，充分搅拌润湿，制成悬浮液；(2)在上述膨润土悬浮液中加入0～0.1份(以膨润土重量计)的钠化剂，搅拌10～60分钟；(3)将步骤(2)形成的膨润土悬浮液放入球磨机球磨。
2.根据权利要求1所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是球磨介质选用0.5～10mm的近球形钢性珠，球磨机转速为100～400转/分钟，球磨时间为0.5～10小时，球磨介质用量为悬浮液用量的20％～80％(体积比)。
3.根据权利要求1所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是所述的钠化剂是碳酸钠、硫酸钠、六偏磷酸钠等含钠离子化合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是所述的蒙脱石含量92％以上的膨润土是钠基膨润土。
5.根据权利要求1所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是所述的蒙脱石含量92％以上的膨润土是钙基膨润土。
6.据权利要求1所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是所述的步骤(3)是将步骤(2)形成的膨润土悬浮液加温到40℃～70℃并充分搅拌后放入球磨机球磨。
7.根据权利要求2所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是球磨介质为直径0.5～10mm的氧化锆球。
8.根据权利要求2所述的超细钠基膨润土浆料的制备方法，其特征是球磨介质为直径0.5～10mm的普通玻璃球。
全文摘要
本发明涉及膨润土的深加工技术，确切地说是一种新型超细钠基膨润土浆料的制备方法，主要包括1、在蒙脱石含量92％以上的钠基或钙基膨润土中加入0～50份(以膨润土重量计)水，充分搅拌润湿，制成悬浮液；2、在上述膨润土悬浮液中加入0～0.1份的钠化剂，搅拌10～60分钟；3、将步骤2形成的膨润土悬浮液放入球磨机球磨，球磨介质选用0.5～10mm的氧化锆球或普通玻璃球，球磨机转速为100～400转/分钟，球磨时间为0.5～10小时，球磨介质用量为悬浮液量的20％～80％(体积比)。通过上述步骤加工后，膨润土浆料的平均粒径介于100～200nm之间，达到了充分细化的目的。本发明具有工艺简单、效率高，适宜工业化和对环境污染小的优点。
文档编号C01B33/38GK1843910SQ20061005051
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者盛卫坚, 贾成林, 高建荣, 贾建洪, 韩亮, 陈志珏 申请人:浙江安吉县宇宏粘土有限公司, 陈志珏