有機(jī)膨潤土是指用有機(jī)銨陽離子置換蒙脫石中的可交換陽離子，使其覆蓋于蒙脫石的表面，堵塞了水的吸附中心，使其失去吸水的作用，變成疏水親油的有機(jī)膨潤土絡(luò)合物，具有優(yōu)良的分散、膨脹、吸附、黏結(jié)和觸變等特性，是涂料領(lǐng)域重要的功能性添加劑。
今天粉體技術(shù)網(wǎng)就與大家分享一下有機(jī)膨潤土的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用特性，以期大家對涂料用有機(jī)膨潤土有更好的了解。
01有機(jī)膨潤土的制備方法及影響因素
目前，有機(jī)膨潤土的制備方法主要分為：濕法、干法和預(yù)凝膠法。
（1）濕法
制漿：將膨潤土加水充分分散，并除去沙粒和雜質(zhì)。為使膨潤土很好分散，可邊加料，邊攪拌，同時加入分散劑。
提純：如原土純度不夠，要進(jìn)行提純。
改型或活化：為提高原土的陽離子交換容量，對于鈣基膨潤土和陽離子交換容量較低的鈉基膨潤土，必須首先進(jìn)行改型處理。為了增強(qiáng)膨潤土與有機(jī)覆蓋劑的作用，在覆蓋之前，一般用無機(jī)酸或氫離子交換樹脂對膨潤土進(jìn)行活化預(yù)處理。
有機(jī)覆蓋：將礦漿加熱到38-80℃，在不斷攪拌下，緩緩加入有機(jī)覆蓋劑，再連續(xù)攪拌30-60min，使其充分反應(yīng)。
反應(yīng)完畢，停止加熱和攪拌，將懸浮液洗滌過濾、干燥和打散解聚，即得有機(jī)膨潤土產(chǎn)品。
（2）干法
將含水量20%-30%的精選鈉基膨潤土與有機(jī)覆蓋劑直接混合，用專門的加熱混合器混合均勻，再加以擠壓，制成含有一定水分的有機(jī)膨潤土。
可將該含水有機(jī)膨潤土進(jìn)一步干燥和打散解聚為粉狀產(chǎn)品，也可以將其直接分散于有機(jī)溶劑中，制成凝膠或乳膠體產(chǎn)品。
（3）預(yù)凝膠法
將粉碎后的原土進(jìn)行分散制漿、改型提純，然后進(jìn)行有機(jī)覆蓋。在有機(jī)覆蓋過程中，加入疏水有機(jī)溶劑（如礦物油），將疏水的有機(jī)膨潤土復(fù)合物萃取進(jìn)入有機(jī)相，分離出水相，再蒸發(fā)除去殘留水分，直接制成膨潤土預(yù)凝膠。
（4）有機(jī)膨潤土質(zhì)量影響因素
影響有機(jī)膨潤土質(zhì)量的主要因素有膨潤土的質(zhì)量（類型、純度、交換容量等），有機(jī)覆蓋劑的結(jié)構(gòu)、用量、用法，制備工藝條件（礦漿濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等）。
原料：對于用于生產(chǎn)有機(jī)膨潤土的原料有較嚴(yán)格要求，其蒙脫石含量大于90%-95%，小于2μm粒級含量大于95%，層間可交換陽離子以Na+為主，層間電荷低，同晶置換有序度低，陽離子交換容量大于0.8mmoL/g的膨潤土適合制取有機(jī)土。
層間電荷高，同晶置換有序度高的蒙脫石，如切托型蒙脫石就不適于制取有機(jī)土。
介于低層間電荷和高層間電荷之間的蒙脫石，選用適當(dāng)有機(jī)覆蓋劑和制備工藝，也可生產(chǎn)出質(zhì)量較好的有機(jī)膨潤土。
有機(jī)覆蓋劑：有機(jī)覆蓋劑的結(jié)構(gòu)、用量、用法直接影響有機(jī)膨潤土的質(zhì)量。有機(jī)覆蓋劑的結(jié)構(gòu)類型和碳鏈長度不同，親油性有明顯差別，因而直接影響有機(jī)膨潤土的應(yīng)用性能和用途。有機(jī)銨鹽對蒙脫石的親和力與其相對分子質(zhì)量有關(guān)，相對分子質(zhì)量愈大，愈易為蒙脫石吸附，這是因?yàn)楦呒変@鹽除和蒙脫石的可交換陽離子交換反應(yīng)外，還兼有分子吸附作用。
因此，制備有機(jī)膨潤土選用的季銨鹽，其長碳烷基碳原子數(shù)一般應(yīng)大于12。
國外常用季銨鹽有以下幾種：雙十八銨鹽，如ODB-二甲基雙十八烷基芐基氯化按、OT-三甲基十八烷基氯化銨，其中以雙十八銨鹽的性能最佳。
目前，我國用的覆蓋劑一般是二甲基十八烷基芐基氯化鐵及三甲基十八烷基氯化銨等18個碳原子類銨化物。研究表明，混合使用兩種以上覆蓋劑，在某些性能和用途方面較使用單一覆蓋劑的效果要好。
穩(wěn)定性和覆蓋劑用量：有機(jī)膨潤土懸浮液的穩(wěn)定性和覆蓋劑用量有很大關(guān)系。當(dāng)覆蓋劑用量和蒙脫石的陽離子交換容量相等時，可交換陽離子全部被有機(jī)銨鹽離子交換出來，此時懸浮液的黏度最大，如繼續(xù)增加有機(jī)覆蓋劑的用量，懸浮液黏度變小。
因此，覆蓋劑用量應(yīng)適當(dāng)，以滿足陽離子交換容量為原則，過大和過小都不能獲得最大的黏度值。
礦漿濃度：制備有機(jī)膨潤土?xí)r，礦漿濃度以膨潤土的充分分散為最佳，過高的濃度導(dǎo)致膨潤土分散不開，影響其與有機(jī)銨鹽離子的交換反應(yīng)，過低的濃度雖有助于分散，但耗水量大，使生產(chǎn)成本增加。礦漿濃度一般為5%-7%。
溫度：是影響有機(jī)銨陽離子與膨潤土中可交換陽離子進(jìn)行交換反應(yīng)的重要因素，因此，溫度一定要適當(dāng)。一般最佳溫度為65℃左右。
反應(yīng)時間：一般與礦漿濃度、反應(yīng)溫度等有關(guān)，從0.5h至數(shù)小時不等，最佳的反應(yīng)時間最好在其他工藝條件已確定的基礎(chǔ)上通過試驗(yàn)來確定。
（5）國內(nèi)有機(jī)膨潤土生產(chǎn)企業(yè)
國內(nèi)有機(jī)膨潤土生產(chǎn)企業(yè)（部分）：
（排名不分先后）
浙江青虹新材料有限公司
浙江華特新材料股份有限公司
浙江華特實(shí)業(yè)集團(tuán)華特化工有限公司
浙江紅宇新材料有限公司
杭州西河化工有限公司
安吉縣宇宏粘土化工有限公司
浙江豐虹粘土化工有限公司
浙江安吉天龍有機(jī)膨潤土有限公司
臨安市青虹助劑化工廠
河北河間市榮呈有機(jī)膨潤土廠
福建鴻強(qiáng)有機(jī)膨潤土有限公司
鄭州市九州化工有限公司
淄博聯(lián)技化工有限公司
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02有機(jī)膨潤土在涂料中的應(yīng)用特性
在涂料中添加有機(jī)膨潤土，可使涂料具有防沉效果，能夠有效改善涂料的觸變性、流變性等涂刷性，增強(qiáng)涂膜的防腐性及耐水性，還可以節(jié)省成本。
（1）有機(jī)膨潤土可使顏料分散均勻
由于有機(jī)膨潤土具有良好的觸變性，在涂料工業(yè)中能改變體系的流動性，增加體系的粘度，提高顏料的分散穩(wěn)定性，改變填料的懸浮性能。
在涂料的制備過程中，將有機(jī)膨潤土與一些助劑配合使用，用于顏料濕潤分散，能獲得性能更加穩(wěn)定的色漿。
在色漿的制備過程中，助劑的活性基團(tuán)與有機(jī)膨潤土的基團(tuán)共同吸附在顏料的表面，形成較厚的牢固吸附層產(chǎn)生熵斥力，使顏料粒子保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，防止顏料分散體產(chǎn)生絮凝，從而減少了涂膜浮色、發(fā)花的可能性，并且提高了涂膜的光澤，耐擦洗性和耐侯性。
（2）有機(jī)膨潤土可作為涂料的防沉降劑
有機(jī)膨潤土在涂料中還有良好的防沉淀作用，增粘和防結(jié)皮作用。其片狀邊緣吸附著親油的長鏈有機(jī)物而和漆料有良好的親和性，同時分布其中的氧和氫氧基團(tuán)能夠形成具有防沉效果的氫鍵，使涂料成為均勻的膠狀物并具有一定的粘度，進(jìn)而起到阻止顏料沉降的作用。當(dāng)在外界剪切力存在下進(jìn)行攪拌時，氫鍵被破壞，粘度減弱，涂料又具有流動性。
（3）有機(jī)膨潤土可用作金屬的防腐助劑
由于膨潤土中的主要成分蒙脫石是層狀無機(jī)硅酸鹽粘土聚集體，其片狀晶體有很大的強(qiáng)度和剛度，可以在介質(zhì)中起到增韌效果。因此，添加有機(jī)膨潤土的涂料具有耐腐蝕、耐磨、抗鹽水侵蝕、抗沖擊、抗熱、不易濕等特點(diǎn)。
（4）有機(jī)膨潤土可增加涂膜的耐水性
在防水涂料中，高速運(yùn)動中的膨潤土膠粒與熱瀝青發(fā)生碰撞、切割，將瀝青破碎、膠化。已膠化的瀝青顆粒內(nèi)的極性物質(zhì)對膨潤土微粒發(fā)生吸附作用，使瀝青顆粒表面形成膠體水化膜，降低了瀝青與水的界面張力，阻止了瀝青顆粒重新凝聚，從而形成穩(wěn)定的分散相，起到了乳化劑的作用。
在涂料介質(zhì)中，蒙脫石將有機(jī)分子連接成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，均勻分散于體系中，使之具有良好的懸浮性和防沉作用；且這種蒙脫石有機(jī)復(fù)合物一旦生成后不可逆轉(zhuǎn)，失水后成為疏水性物質(zhì)，因而增加了涂膜的耐水性。
結(jié)語
值得注意的是，由于各地膨潤土的性能差異，或即使是同一礦區(qū)的膨潤土質(zhì)量也不盡相同，故制備的有機(jī)膨潤土加入涂料中易引起質(zhì)量不穩(wěn)定；另外，有機(jī)膨潤土對各種不同溶劑有適應(yīng)性，在不同的溶劑中增稠性能差異很大。
因此，有機(jī)膨潤土生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用加強(qiáng)工藝、設(shè)備及質(zhì)量控制方面的研究，并與涂料用戶密切溝通聯(lián)系，深入了解涂料用有機(jī)膨潤土的特性和需要，以更好的滿足市場的個性化需求，推動有機(jī)膨潤土與涂料行業(yè)雙贏發(fā)展。
來源：非金屬礦加工技術(shù)與應(yīng)用手冊，作者：鄭水林、袁繼祖，冶金工業(yè)出版；有機(jī)膨潤土的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用效果，作者：代斌等；
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
2018年第四期礦物精細(xì)加工與應(yīng)用技術(shù)高級研修班
2018年12月2日-4日 廣州
培訓(xùn)大綱：
1、非金屬礦粉體精細(xì)加工技術(shù)
2、非金屬礦粉體表面改性技術(shù)
3、非金屬礦粉體在涂料中的應(yīng)用技術(shù)
4、非金屬礦粉體如何打開涂料行業(yè)市場
5、2018涂料狼群工程師技術(shù)沙龍
6、聯(lián)誼晚宴
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