專利名稱：溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非金屬礦深加工領(lǐng)域，具體涉及溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方 法。
背景技術(shù)：
凹凸棒粘土 (簡稱凹土)是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)鎂鋁硅酸鹽非金屬礦物，具有特殊的層 鏈狀結(jié)構(gòu)，其晶體呈棒狀、纖維狀。凹凸棒土的特殊晶體結(jié)構(gòu)使其作為橡膠、塑料、造紙、涂 料、油墨、醫(yī)藥、日化制品的功能填料，具有重要的應(yīng)用價值。但天然的凹凸棒黏土表面具有 親水性，并呈極性，與有機物不具備相容性，在界面難以形成良好的粘結(jié)，直接使用將導(dǎo)致 有機基體材料綜合性能的大幅降低。根據(jù)應(yīng)用需要有針對性地對凹土粉體表面進行修飾改 性，改善凹土在有機基體材料中的分散性并使之與有機基體材料具有優(yōu)良的相溶性是凹土 在高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的一個關(guān)鍵性瓶頸問題。凹土的理論分子式為Mg5Si8O2O(OH)2(Offi)4 ·4Η20，但由于凹土地質(zhì)成因、地質(zhì)環(huán)境 和沉積年代的不同，凹土原土總是伴隨有含量不等的Fe2O3，因此，天然凹土通常呈灰色或灰 裼色，色澤差的問題使其應(yīng)用受到很大的限制。目前解決這一問題主要是采用化學(xué)漂白、高 梯度磁選、強酸處理和還原-絡(luò)合等方法，這些方法不僅操作成本高，而且效果往往也不甚
王困相

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，采用該制備 方法得到溫致變色有機凹凸棒黏土，解決天然凹土色澤問題與凹土的有機化問題，溫致變 色凹土作為示溫功能填料，不僅與有機基體材料具有良好的適應(yīng)性，而且有效的拓寬了凹 土在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是首先，將溫致變色劑與納米級凹土粉體在液相中健合， 過濾、冷凍干燥、研磨得凹土溫致變色體；其次，將凹土粉體加入含有機改性劑的水溶液中， 在加熱、攪拌狀態(tài)下充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾、干燥、研磨得有機化凹土；最后，將上述凹 土溫致變色體與有機化凹土按比例在行星磨中混磨，得溫致變色有機凹凸棒黏土。該方法包括以下具體步驟
(1)在納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)1-2%的溫致變色劑，加水制成固含量20%的 懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)3-5%的改性劑，加水制成固含量28%的 懸浮液，調(diào)節(jié)PH值4. 0-4. 5，80°C攪拌反應(yīng)6-8小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球磨，得有機 化凹土 ；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:5-10的 比例置于行星球磨中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土。
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其中，上述的溫致變色劑為孔雀石綠或熱敏大紅(C25H22C1N03) -TD-I0其中，上述的有機改性劑為十六烷基三甲基溴化銨、乙烯基三乙氧基硅烷或鈦酸 酯偶聯(lián)劑NDZ-102。其中，溫致變色劑采用孔雀石綠時，加助劑硼酸，孔雀石綠與硼酸的質(zhì)量比為 1:60-90。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、利用納米凹土的自身高比表面和活性位點，對凹土表面進行分子修飾，制備與溫致 變色微膠囊具有類似同等功效的凹土溫致變色體，將凹土溫致變色體與有機化凹土復(fù)合制 備溫致變色有機凹凸棒黏土，工藝簡單易行。2、凹土的溫致變色化處理解決了天然凹土色澤對凹土在高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用方面的 限制，拓寬了凹土的應(yīng)用范圍，而且所制備的凹土溫致變色體也可以在不與有機化凹土復(fù) 合的情況下，作為功能填料獨立應(yīng)用于造紙、涂料和塑料等多種應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明，這些實施例只是用于對技術(shù)解 決方案的說明，不能理解為是對技術(shù)解決方案的限制。實施例1 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土
(1)在納米級凹土粉體中加入占其質(zhì)量分數(shù)1. 5%的孔雀石綠，并按孔雀石綠 硼酸=1 60的質(zhì)量比例加入硼酸，加水制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng) 12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)4. 0%的十六烷基三甲基溴化銨，加水 制成固含量28%的懸浮液，調(diào)節(jié)pH值4.0，80°C攪拌反應(yīng)7小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有機化凹土；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:7.5的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為58. 0°C, 變色速度為26-30s。實施例2 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土
(1)納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)2. 0%的孔雀石綠，并按孔雀石綠硼酸 =1:75的比例加入硼酸，加水制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時， 過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)5. 0%的乙烯基三乙氧基硅烷，加水制成 固含量28%的懸浮液，調(diào)節(jié)pH值4. 5，80°C溫度攪拌反應(yīng)8小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有機化凹土；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:10的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為56. 5°C， 變色速度為28-32s。實施例3 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土 (1)在納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)1. 0%的孔雀石綠，并按孔雀石綠硼 酸=1:90的比例加入硼酸，加水制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小 時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土溫致變色體；
(2)在2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)3. 0%的鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-102，加水制成固 含量約為28%的懸浮液，調(diào)節(jié)pH值4. 5，在80°C攪拌反應(yīng)6小時，過濾，105°C烘箱中干燥， 球磨，得有機化凹土 ；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:5的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為51. 8°C, 變色速度為26s。實施例4 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土
(1)在納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)1.0%的熱敏大紅(C25H22C1N03)) -TD-1，加 水制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹 土溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)3. 0%的乙烯基三乙氧基硅烷，加水制成 固含量28%的懸浮液，調(diào)節(jié)pH值4. 0，80°C攪拌反應(yīng)6小時，過濾，在105°C烘箱中干燥，球 磨，得有機化凹土 ；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:5的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為35. 5°C， 變色速度為30s。實施例5 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土
(1)納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)1.5%的熱敏大紅(C25H22C1N03)) -TD-1，加水 制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土 溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)4. 0%的鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-102，加水制 成固含量28%的懸浮液，調(diào)節(jié)pH值4. 5，80°C攪拌反應(yīng)7小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球 磨，得有機化凹土；
(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:7.5的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為40. 0°C, 變色速度為28s。實施例6 依以下步驟制備溫致變色有機凹凸棒黏土
(1)納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)2.0%的熱敏大紅(C25H22C1N03)) -TD-1，加水 制成固含量20%的懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土 溫致變色體；
(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)5. 0%十六烷基三甲基溴化銨，加水制成 固含量28%的懸浮液，80°C溫度攪拌反應(yīng)8小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球磨，得有機化凹 土；(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:10的比 例置于行星球磨機中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土 ；該溫致變色有機凹凸棒黏土的變色溫度為38. 2°C， 變色速度為25s。
權(quán)利要求
溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于首先，將溫致變色劑與納米級凹土粉體在液相中健合，過濾、冷凍干燥、研磨得凹土溫致變色體；其次，將凹土粉體加入含有機改性劑的水溶液中，在加熱、攪拌狀態(tài)下充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾、干燥、研磨得有機化凹土；最后，將上述凹土溫致變色體與有機化凹土按比例在行星磨中混磨，得溫致變色有機凹凸棒黏土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于該方法包 括以下具體步驟(1)在納米級凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)1-2%的溫致變色劑，加水制成固含量20%的 懸浮液，將懸浮液置于搖床中反應(yīng)12小時，過濾，冷凍干燥，研磨，得凹土溫致變色體；(2)在粒徑2-5μ m凹土粉體中加入其質(zhì)量分數(shù)3-5%的改性劑，加水制成固含量28%的 懸浮液，調(diào)節(jié)PH值4. 0-4. 5，80°C攪拌反應(yīng)6-8小時，過濾，105°C烘箱中干燥，球磨，得有機 化凹土 ；(3)將步驟(1)制得的凹土溫致變色體與步驟(2)制得的有機化凹土按質(zhì)量1:5-10的 比例置于行星球磨中，再加入混合物總量的0. 5%的聚乙烯醇，在轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/秒狀態(tài)下混 磨5小時，得溫致變色有機凹凸棒黏土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于其中，上 述的溫致變色劑為孔雀石綠或熱敏大紅(C25H22C1N03)-TD-I。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于其中，上 述的有機改性劑為十六烷基三甲基溴化銨、乙烯基三乙氧基硅烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-102。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，其特征在于其中，溫 致變色劑采用孔雀石綠時，加助劑硼酸，孔雀石綠與硼酸的質(zhì)量比為1:60-90。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溫致變色有機凹凸棒黏土的制備方法，屬于非金屬礦深加工領(lǐng)域，通過將溫致變色試劑在一定的條件下與納米凹凸棒黏土在液相中健合形成凹土溫致變色體，再將有機化凹凸棒黏土粉體與凹土溫致變色體按比例混磨得溫致變色有機凹凸棒黏土。本發(fā)明通過對凹凸棒黏土進行溫致變色化處理，解決了天然凹凸棒黏土色澤對凹凸棒黏土在高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用方面的限制，溫致色變有機凹凸棒黏土作為功能填料可應(yīng)用于造紙、涂料和塑料等多種應(yīng)用領(lǐng)域，拓寬了凹凸棒黏土的應(yīng)用范圍。
文檔編號C01B33/44GK101979321SQ20101050401
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者馮良東, 孫永明, 李登好, 谷亞昕 申請人:淮陰工學(xué)院