[发明专利]一种高膨胀性高触变性有机蒙皂石凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高膨胀性高触变性有机蒙皂石凝胶的制备方法，其特征在于，采用来源极其广泛的蒙脱石为反应基料，首先利用稀土离子和硫元素通过高温固相反应对其结构进行改性，然后加入有机季铵盐进行插层反应，最后充分干燥，即制得膨胀性能极其优异的有机蒙皂石凝胶，其可广泛用于医药、化妆品、涂料、高温润滑脂等行业中。

技术领域

本发明涉及有机蒙皂石族矿物合成领域，具体涉及一种高膨胀性、高增稠能力、高粘度的有机蒙皂石的合成方法。

背景技术

蒙皂石族矿物包含二八面体亚族（蒙脱石、贝得石、绿脱石等）和三八面体亚族（锂皂石、镁皂石、斯皂石等）。蒙皂石族矿物片晶结构都呈现出强缺电子和强电负性结构，其层间都吸收了一定数量Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子以弥补电荷平衡。这些层间阳离子可以被季铵盐有机阳离子所取代，所生成的有机蒙皂石从亲水疏油转变成了亲油疏水，并且能在二甲苯、正己烷、乙酸乙酯、丁酮、植物油、矿物油等有机油性体系中分散、膨胀、剥片直至形成类似于“卡片房子”的凝胶结构，从而赋予油性体系高粘度、高稠度以及高触变性。

目前，尽管所有蒙皂石族矿物都能通过季铵盐发生有机化插层反应，但市场化商品只有有机蒙脱石和有机锂皂石。其中，虽然有机锂皂石的增粘增稠能力优于有机蒙脱石数十倍，但由于前者成本高昂，性价比较低，因此仅有后者才真正被市场广泛认可和接受，而前者仅用于极其高端的增粘增稠领域。

在我国，经过有机改性的蒙脱石的主要特性就是在有机介质中表现出良好的溶胀性、高分散性和触变性，其在涂料、纺织业、油墨、高温润滑脂、日用化妆品、环境保护、聚合物改性等行业都得到了广泛的应用。比如，有机蒙脱石作为流变助剂广泛用于涂料的生产、施工、储存、成膜的各个阶段。有机蒙脱石一般作为防沉剂、增稠剂用,其防止沉降的机理是改变了体系的流变性能,使其具有触变性,从而可以防止颜料的沉降。在高速印刷油墨方面,有机蒙脱石也可用于油墨增稠,根据需要来调节油墨的黏稠度及控制渗透性。由于有机蒙脱石结构和性质上的特点，它在油墨中能起到改善油墨印刷适性的作用。

尽管有机蒙脱石很多年前已在国内外获得广泛应用，但其在有机油性体系中的膨胀性和增稠能力不理想，仅能膨胀几倍至十几倍，远远不如有机锂皂石。而有机锂皂石的成本高昂，售价高，性价比较低，市场难以接受。因此，如何制备在有机介质中增稠能力优异且性价比高的有机蒙皂石是当今国内行业迫切所要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高性价比、高膨胀性、高触变性的有机蒙皂石凝胶的制备方法。该制备方法首先利用稀土离子和硫元素通过高温固相反应对其结构进行改性，然后进行有机季铵盐插层反应，最后充分干燥即制得膨胀性能极其优异的有机蒙皂石凝胶。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 ：

一种高膨胀性高触变性有机蒙皂石凝胶的制备方法，其特征在于：由下列质量份数的原料组分按照如下步骤制备：

（1）首先将5~10份稀土物质和1~5份含硫物质完全溶于100份纯水中，然后加入100份蒙脱石并充分搅拌5~15min，再于100~150℃焙烧30~60min；之后取出并加入1000~2000份纯水，充分搅拌直至改性蒙脱石完全分散；

（2）其次将10~30份季铵盐加到300~600份纯水中，并加热至75~90℃，在充分搅拌条件下直至季铵盐完全溶解；然后将季铵盐溶液加到步骤（1）所制备的改性蒙脱石悬浮液中，再升温至60~85℃并保温搅拌反应1~2h；最后停止加热，经过滤、充分洗涤后将滤饼在60~100℃下充分干燥，即制得有机蒙皂石凝胶。