了解有机膨润土的制备方法及其在涂料中的应用

/了解有机膨润土的制备方法及其在涂料中的应用有机膨润土是指用有机铵阳离子置换蒙脱石中的可交换阳离子，使其覆盖于蒙脱石的表面，堵塞了水的吸附中心，使其失去吸水的作用，变成疏水亲油的有机膨润土络合物，具有优良的分散、膨胀、吸附、黏结和触变等特性，是涂料领域紧要的功能性添加剂。今日就与大家共享一下有机膨润土的制备方法及其在涂料中的应用特性，以期大家对涂料用有机膨润土有更好的了解。01有机膨润土的制备方法及影响因素目前，有机膨润土的制备方法重要分为：湿法、干法和预凝胶法。（1）湿法制浆：将膨润土加水充分分散，并除去沙粒和杂质。为使膨润土很好分散，可边加料，边搅拌，同时加入分散剂。提纯：如原土纯度不够，要进行提纯。改型或活化：为提高原土的阳离子交换容量，对于钙基膨润土和阳离子交换容量较低的钠基膨润土，必需首先进行改型处理。为了加强膨润土与有机覆盖剂的作用，在覆盖之前，一般用无机酸或氢离子交换树脂对膨润土进行活化预处理。有机覆盖：将矿浆加热到38—80℃，在不断搅拌下，缓缓加入有机覆盖剂，再连续搅拌30—60min，使其充分反应。反应完毕，停止加热和搅拌，将悬浮液洗涤过滤、干燥和打散解聚，即得有机膨润土产品。（2）干法将含水量20%—30%的精选钠基膨润土与有机覆盖剂直接混合，用专门的加热混合器混合均匀，再加以挤压，制成含有肯定水分的有机膨润土。可将该含水有机膨润土进一步干燥和打散解聚为粉状产品，也可以将其直接分散于有机溶剂中，制成凝胶或乳胶体产品。（3）预凝胶法将粉碎后的原土进行分散制浆、改型提纯，然后进行有机覆盖。在有机覆盖过程中，加入疏水有机溶剂（如矿物油），将疏水的有机膨润土复合物萃取进入有机相，分别出水相，再蒸发除去残留水分，直接制成膨润土预凝胶。（4）有机膨润土质量影响因素影响有机膨润土质量的重要因素有膨润土的质量（类型、纯度、交换容量等），有机覆盖剂的结构、用量、用法，制备工艺条件（矿浆浓度、反应温度、反应时间等）。原材料：对于用于生产有机膨润土的原材料有较严格要求，其蒙脱石含量大于90%—95%，小于2m粒级含量大于95%，层间可交换阳离子以Na+为主，层间电荷低，同晶置换有序度低，阳离子交换容量大于0.8mmoL/g的膨润土适合制取有机土。层间电荷高，同晶置换有序度高的蒙脱石，如切托型蒙脱石就不适于制取有机土。介于低层间电荷和高层间电荷之间的蒙脱石，选用适当有机覆盖剂和制备工艺，也可生产出质量较好的有机膨润土。有机覆盖剂：有机覆盖剂的结构、用量、用法直接影响有机膨润土的质量。有机覆盖剂的结构类型和碳链长度不同，亲油性有明显差别，因而直接影响有机膨润土的应用性能和用途。有机铵盐对蒙脱石的亲和力与其相对分子质量有关，相对分子质量愈大，愈易为蒙脱石吸附，这是由于高级铵盐除和蒙脱石的可交换阳离子交换反应外，还兼有分子吸附作用。因此，制备有机膨润土选用的季铵盐，其长碳烷基碳原子数一般应大于12。国外常用季铵盐有以下几种：双十八铵盐，如ODB—二甲基双十八烷基芐基氯化按、OT—三甲基十八烷基氯化铵，其中以双十八铵盐的性能最佳。目前，我国用的覆盖剂一般是二甲基十八烷基芐基氯化铁及三甲基十八烷基氯化铵等18个碳原子类铵化物。讨论表明，混合使用两种以上覆盖剂，在某些性能和用途方面较使用单一覆盖剂的效果要好。稳定性和覆盖剂用量：有机膨润土悬浮液的稳定性和覆盖剂用量有很大关系。当覆盖剂用量和蒙脱石的阳离子交换容量相等时，可交换阳离子全部被有机铵盐离子交换出来，此时悬浮液的黏度最大，如连续加添有机覆盖剂的用量，悬浮液黏度变小。因此，覆盖剂用量应适当，以充足阳离子交换容量为原则，过大和过小都不能获得最大的黏度值。矿浆浓度：制备有机膨润土时，矿浆浓度以膨润土的充分分散为最佳，过高的浓度导致膨润土分散不开，影响其与有机铵盐离子的交换反应，过低的浓度虽有助于分散，但耗水量大，使生产成本加添。矿浆浓度一般为5%—7%。温度：是影响有机铵阳离子与膨润土中可交换阳离子进行交换反应的紧要因素，因此，温度肯定要适当。一般最佳温度为65℃左右。反应时间：一般与矿浆浓度、反应温度等有关，从0.5h至数小时不等，最佳的反应时间最好在其他工艺条件已确定的基础上通过试验来确定。（5）国内有机膨润土生产企业国内有机膨润土生产企业（）：（排名不分先后）浙江青虹新材料有限公司浙江华特新材料股份有限公司浙江华特实业集团华特化工有限公司浙江红宇新材料有限公司杭州西河化工有限公司安吉县宇宏粘土化工有限公司浙江丰虹粘土化工有限公司浙江安吉天龙有机膨润土有限公司临安市青虹助剂化工厂河北河间市荣呈有机膨润土厂福建鸿强有机膨润土有限公司郑州市九州化工有限公司淄博联技化工有限公司..02有机膨润土在涂料中的应用特性在涂料中添加有机膨润土，可使涂料具有防沉效果，能够有效改善涂料的触变性、流变性等涂刷性，加强涂膜的防腐性及耐水性，还可以节省成本。（1）有机膨润土可使颜料分散均匀由于有机膨润土具有良好的触变性，在涂料工业中能更改体系的流动性，加添体系的粘度，提高颜料的分散稳定性，更改填料的悬浮性能。在涂料的制备过程中，将有机膨润土与一些助剂搭配使用，用于颜料湿润分散，能获得性能更加稳定的色浆。在色浆的制备过程中，助剂的活性基团与有机膨润土的基团共同吸附在颜料的表面，形成较厚的坚固吸附层产生熵斥力，使颜料粒子保持稳定的悬浮状态，防止颜料分散体产生絮凝，从而削减了涂膜浮色、发花的可能性，并且提高了涂膜的光泽，耐擦洗性和耐侯性。（2）有机膨润土可作为涂料的防沉降剂有机膨润土在涂料中还有良好的防沉淀作用，增粘和防结皮作用。其片状边缘吸附着亲油的长链有机物而和漆料有良好的亲和性，同时分布其中的氧和氢氧基团能够形成具有防沉效果的氢键，使涂料成为均匀的胶状物并具有肯定的粘度，进而起到阻拦颜料沉降的作用。当在外界剪切力存在下进行搅拌时，氢键被破坏，粘度减弱，涂料又具有流动性。（3）有机膨润土可用作金属的防腐助剂由于膨润土中的重要成分蒙脱石是层状无机硅酸盐粘土聚集体，其片状晶体有很大的强度和刚度，可以在介质中起到增韧效果。因此，添加有机膨润土的涂料具有耐腐蚀、耐磨、抗盐水侵蚀、抗冲击、抗热、不易湿等特点。（4）有机膨润土可加添涂膜的耐水性在防水涂料中，高速运动中的膨润土胶粒与热沥青发生碰撞、切割，将沥青碎裂、胶化。已胶化的沥青颗粒内的极性物质对膨润土微粒发生吸附作用，使沥青颗粒表面形成胶体水化膜，降低了沥青与水的界面张力，阻拦了沥青颗粒重新凝集，从而形成稳定的分散相，起到了乳化剂的作用。在涂料介质中，蒙脱石将有机分子连接成立体网状结构，均匀分散于体系中，使之具有良好的悬浮性和防沉作用；且这种蒙脱石有机复合物一旦生成后不可逆转，失水后成为疏水性物质，因而加添了涂膜的耐水性。结语值得注意的是，由于各地膨润土的性能差异，或即使是同一矿区的膨润土质量也不尽相同，故制备的有机