[发明专利]一种改性有机膨润土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的膨润土的制备方法，特别涉及一种改性有机膨润土的制备方法。

背景技术

膨润土又名斑脱岩、膨土岩、蒙脱土等，是由凝灰岩或其它火山岩石在碱性水的作用下蚀变而形成的一种层柱状化合物。其主要成分为蒙脱石，其中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、Na₂O、K₂O、TiO₂、H₂O。蒙脱石是一种二维平面层状结构的硅铝酸盐，它分别由四面体和八面体组成的四面体（T）和八面体片（O）相间排列而成，蒙脱石最主要的结构单元是2:1层，即二个四面体片夹一个八面体片所组成的T-O-T层。四面体片以硅氧四面体为主，其中配位Si⁴⁺被Al³⁺、Fe³⁺等离子置换。八面体有六个氧原子或氢氧根组成，中心离子主要是六配位的Al³⁺，它可以被Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Li⁺等取代。当八面体、四面体中的阳离子被置换为低价时，使原结构增加等当量的负电荷，有层间吸附阳离子补偿。蒙脱石层间的阳离子与晶体格架间形成电偶极子，加上蒙脱石晶层之间结合力较弱，能吸附极性水分子，根据阳离子种类及相对湿度，层间能吸附一层或二层的水分子。另外，在蒙脱石晶粒表面也能吸附一定的水分子。结构水以OH基形式存在于晶格中。

膨润土作为一种重要的非金属矿产，储量大、分布范围广。膨润土的主要生产国有美国、中国、俄罗斯、意大利、希腊、印度和德国。目前，无论是石油钻井还是地质勘探钻井，都大量采用膨润土配制的钻井泥浆。膨润土作为添加的增效剂可大大提高造浆率和钻井效益，有利于钻进各种复杂地质，预防井内事故发生。由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增加，膨润土在石油钻井方面应用前景广阔。

钻井泥浆在钻井中起着重要作用，钻浆分为两类：一类为泥浆，载体主要是水，膨润土是增稠剂；另一类为油基泥浆，载体主要为原油、柴油和白油。由于亲油性的要求，主要采用有机改性膨润土。

目前国内外对膨润土的研究和生产方法主要是利用阳离子表面活性剂作为改性剂，通过湿法、干法或预凝胶法对钠基膨润土进行插层离子交换。也有研究将阳离子表面活性剂配合非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂作为改性剂。此外非离子表面活性剂、烷基胺、氨基酸、偶联剂或醇类等也被用于膨润土的插层或表面修饰来使膨润土有机化。

有机膨润土的应用一般都是以与有机物质的混合为基础，因此所制备的有机膨润土片层有机修饰的越充分、片层间距越大，说明片层间作用力越小、排列越无规则，与有机物质的相容性就越好，有机膨润土的应用性能就越好。

因此，提供一种工艺简单，生产成本低的改性有机膨润土复合材料的制备方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，生产成本低的改性有机膨润土的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种改性有机膨润土的制备方法，包括如下步骤：

（1）将钠基膨润土加入水进行搅拌，得钠基膨润土悬浮液；

（2）在室温下，将十六烷基三甲基溴化铵溶于水，然后再加入失水山梨醇油酸酯搅拌，得乳状液；

（3）将步骤（1）所得钠基膨润土悬浮液与步骤（2）所得乳状液混合，进行恒温振荡反应，冷却至室温后经离心、洗涤、干燥、粉碎、过目筛后，得到产品。

以步骤（1）所述钠基膨润土悬浮液中以每千克钠基膨润土为基准，步骤（2）中所述十六烷基三甲基溴化铵加入量为0.5~2.5mol，所述失水山梨醇油酸酯的加入量为0.5~2.5mol。

步骤（1）中，所述的钠基膨润土和水的重量比为（1~5）∶（99~95），即1∶99~5∶95；所述钠基膨润土悬浮液的制备方法为：采用天然钠基膨润土或人工钠基膨润土为原料，用水分散后获得；也可用水分散后，再经离心分离除去沉淀杂质后获得。悬浮液浓度约为1~5wt%。

步骤（2）中，加入失水山梨醇油酸酯搅拌1.0~2.0小时，得乳状液。

步骤（3）中，所述恒温振荡反应的温度为50℃~90℃，时间为4~12小时；所述的干燥温度为60℃~105℃；所述过目筛的目数为200目。