[發明專利]一種納米凹土有機表面改性的方法

在審

• 申請號: 201410307136.7
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN105219126A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 蔣壽悟
• 申請（專利權）人: 蔣壽悟
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/06;C09C3/08;C09C3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米凹土有機表面改性的方法，具體為一種采用陰離子表面活性劑對納米凹土進行有機化表面改性的方法。經表面改性的納米凹土在有機體系具有良好的相容性和分散性。屬于非金屬礦深加工領域。

背景技術

凹土是一種天然硅酸鹽礦物，其典型化學式為Si₈O₂₀Mg₅(OH)₂·4H₂O，凹土的顯微結構由三個層次構成，一是其基本結構單元為棒晶，棒晶呈纖維狀，長0.5～2μm，直徑為0.01～0.02μm，屬于一維納米材料。二是由棒晶緊密平行聚集而成棒晶束。三是由晶束相互聚集而成各種聚集體。納米凹土表面呈親水性，適合于極性體系中使用。但加入塑料、橡膠、化纖、溶劑型涂料等有機體系中難以分散，不能體現納米凹土的特殊功能。為改善納米凹土在有機體系的相容性和分散性，改進添加納米凹土復合體系的性能，必須對納米凹土進行有機表面改性。由于納米凹土表面含有大量硅羥基和帶負電，通常用偶聯劑或陽離子表面活性劑對納米凹土進行有機化表面改性。目前采用陰離子表面活性劑對凹土進行改性處理的研究很少。

天然凹土經液相分散和提純后，形成了納米凹土水分散體。由于凹土粒子較細，進行固液分離時會存在以下問題：如果采用濾餅過濾，由于濾餅的可壓縮性，隨著致密濾餅層的形成，過濾所需的壓差急劇增大，過濾速度卻越來越小。如果采用離心分離，由于納米凹土具有分散懸浮性好、粒子小、與水的密度差小等特點。造成離心分離的能耗高、分離效率低、產品流失嚴重。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種低成本、使用性能好的有機納米凹土制備方法。本發明的目的之二是通過表面改性改變納米凹土的表面性質和濾餅結構，提高固液分離過程中納米凹土過濾速度、減少納米凹土的流失率。

本發明的原理是首先通過無機表面處理改變納米凹土的表面的電性質，由帶負電荷變成帶正電荷，從而靠靜電引力可以吸附陰離子表面活性劑，達到表面改性和提高固液分離效率的作用。

本發明解決上述問題的技術解決方案是：

一種納米凹土有機表面改性方法，首先將天然凹土進行分散和提純處理，并制備納米凹土水分散體。

以下對本發明作進一步的描述，工藝步驟如下：

1、納米凹土的無機表面改性：將經分散和提純處理所得的納米凹土水分散體加熱至40～100℃，在攪拌的狀態下，對納米凹土進行無機表面改性，納米凹土表面包覆物為ZnO水合物、Al₂O₃水合物和MgO水合物中的一種、二種或三種，無機包覆物(以氧化物計)與凹土質量比為5％～30％。

2、納米凹土的有機表面改性：首先，調節經無機表面包覆納米凹土水分散體的pH值，使納米凹土表面帶正電；然后在攪拌的狀態下，加入所需的陰離子表面活性劑，陰離子表面活性劑與凹土質量比為3％～20％。加入之前陰離子表面活性劑最好先溶解在去離子水中；加完后繼續攪拌5～600min。

3、后處理：反應結束后，對產物進行固液分離、洗滌、干燥、粉碎。最終得到經陰離子表面活性劑表面改性的納米凹土。

納米凹土經過本發明所述的方法表面改性后，具有以下優點：

1、納米凹土漿液很容易沉淀分層，過濾速率明顯變快，可用常用的過濾設備(如板框過濾機、葉濾機、真空轉鼓過濾機、離心機等)方便地進行固-液分離操作。

2、由于本發明中的納米凹土表面包覆有無機表面處理劑，且吸附有一層或多層陰離子表面活性劑。這樣增大了納米凹土顆粒之間的距離，增加了納米凹土粒子的空間位阻作用。可以有效阻礙干燥過程中納米凹土粒子之間的相互接觸，減輕納米凹土粒子間團聚現象。因此所制備的納米凹土團聚少、分散性好。

3、過去一般采用偶聯劑或陽離子表面活性劑對凹土進行有機表面改性，但偶聯劑或陽離子表面活性劑的市場價格高，而本發明所采用的為陰離子表面活性劑，陰離子表面活性劑的價格相對便宜。所以本發明制造的有機納米凹土的成本較低。

具體實施方式：

實施例1：