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有机膨润土制备技术及市场前景分析

发布日期:2018-08-16 作者:粉体技术网

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。

这种置换反应后的膨润土在有机溶剂中也能显示出优良的分散、膨胀、吸附、黏结和触变等特性。

目前,有机膨润土的价格,便宜的在1万元/t左右,高的达到3-4万元/t。随着有机膨润土生产加工技术的不断进步和利益驱使,使得更多的膨润土美高梅集团网址开始生产有机膨润土。

1、如何制备有机膨润土?

有机膨润土的制备工艺分为3种:湿法、干法、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,必须首先进行改型处理。为了增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,制成含有一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,分离出水相,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主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)。

原料:对于用于生产有机膨润土的原料有较严格要求,其蒙脱石含量大于90%-95%,小于2μm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,这是因为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。研究表明,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,如继续增加有机覆盖剂的用量,悬浮液黏度变小。

因此,覆盖剂用量应适当,以满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,使生产成本增加。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重要因素,因此,温度一定要适当。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。

2、有机膨润土市场前景分析

有机膨润土广泛应用于涂料,石油钻井,油墨、灭火剂、高温润滑剂等领域。

1)油漆涂料市场

2014-2018年全球油漆和清漆需求量预计将保持4.7%的增长速度。在未来几年,阿根廷、中国、印度、摩洛哥和美国被认为是最具发展潜力的涂料市场。

目前,以非水聚合物(除聚醋,乙烯基和丙烯酸聚合物)为基础的油漆和清漆占全球需求量的36.6%。亚太地区近年来在建筑装饰业的飞速发展亦推动着全球绿色环保涂料市场的需求增长。

据预测,全球建筑装饰行业以及汽车制造业的持续发展将成为未来全球绿色环保涂料市场的主要增长动力。我国油漆涂料产量已接近1000万吨/年,按照添加0.3%-2%的要求,仅油漆涂料行业对有机膨润土的需求将达到3-20万吨/年。

2)钻井泥浆市场

据悉,我国页岩油可采资源量为37亿吨,并且我国石油开采将继续加强,按照石油钻井泥浆的需求,平均每口井添加4.0吨有机膨润土计算,石油钻井与页岩油(气)钻井对有机膨润土的需求将达到1-3万吨/年左右。

3)润滑脂市场

润滑脂目前主要应用领域有冶金系统、铁路系统、精密轴承、汽车行业等,调整产品结构和提高产品质量是当前中国润滑脂工业发展的主要方向,目标是增加高滴点润滑脂产品产量。

目前,我国润滑脂国内需求量已达到42万吨/年,润滑脂行业对有机膨润土,尤其是纳米有机膨润土的需求将会达到1-5万吨/年左右。

未来几年,国内市场对有机膨润土需求量将达到30-40万吨/年,而有机膨润土将朝着精细化、系列化、功能化等方向不断发展。积极开展有机膨润土生产技术研究,加快成果产业化转化,拓展有机膨润土应用领域,实现有机膨润土高效、高附加值综合利用将是有机膨润土行业的主要发展方向。

目前,国内有机膨润土生产美高梅集团网址主要有:

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

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