[发明专利]有机酸膨润土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性膨润土，特别是有机酸膨润土及其制备方法。

背景技术

膨润土是一种层状粘土材料，其层间具有可交换的离子，通过离子交换，可得到性能不同的改性膨润土。有机膨润土是通过有机离子交换而得到的一种改性膨润土，膨润土层间的金属离子被有机离子交换后，成为以硅铝酸盐蒙脱石为骨架的无机/有机层状材料，它们改变了原来膨润土的亲水憎油及吸水膨胀特性，具有憎水亲油及吸附有机物的功能，在涂料及油墨的增稠增粘防沉、油田钻井泥浆的调制、高温润滑剂的制备、高分子材料的改性等方面有着广泛应用。

传统的有机膨润土大部分是采用季铵盐改性得到的，如张兰英等在1995年《世界地质》V14，No4，pp88-92中报道了山东钙基膨润土的开发应用——有机膨润土的合成方法，分别用三甲基十二烷基氯化铵、三甲基十四烷基氯化铵、三甲基十六烷基氯化铵、三甲基十八烷基氯化铵、二甲基双十八烷基氯化铵、二甲基十八烷基苄基氯化铵，加入无机酸，在80℃下对活化了的膨润土进行改性，搅拌反应2～3小时，制备了季铵型有机膨润土。这些有机膨润土在使用效果、经济性、安全性等方面并不令人满意。首先，季铵型有机膨润土在含水溶剂中合成，离子交换反应产生的副产物会影响反应的进一步进行，得到的产品质量不够理想；其次，只含胺基一个活性基团，极性范围较窄，功能单一，应用范围不广；再者，有机铵盐合成困难、价格高，其毒性对用于食品等场合也构成威胁。为了对传统的有机膨润土进行改进，人们进行了许多研究，例如中国专利【申请(专利)号】CN200310112129.3公开了有机改性层状硅酸盐及其制备方法，该法首先在水中加入层状硅酸盐，形成稳定的悬浮液；然后将用酸化的两性表面活性剂加入到层状硅酸盐悬浮液中反应制得有机改性硅酸盐材料。所用的层状硅酸盐是蒙脱土、高岭土、皂石等。该制备过程中不仅实现了层间距的有效胀大，而且将有羧基及咪唑啉活性基团引入层状硅酸盐层间，得到了蓬松、易粉碎及毒性低的有机改性层状硅酸盐，适用于各种聚合物体系制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。但是，该专利并没有公开改性后硅酸盐中的有机物含量或离子交换容量，所采用制备方法由于没有及时分离离子交换反应产生的副产物，得到的产品质量同样不够理想。综上所述，目前的有机膨润土为膨润土经过阳离子改性制备得到，不但有机阳离子的来源不广、性能单一，而且制备方法不能保证得到质量优良的有机膨润土，因而其应用范围受到很大限制。

为了使膨润土具有碱性，能与有机酸反应，中国专利【申请(专利)号】CN200510101332.X公开了碱性钙基膨润土及其制备方法，该膨润土是采用活性白土与氧化钙做原料，在水的存在下活性白土与氧化钙混合，氧化钙首先与水生成氢氧化钙，氢氧化钙扩散进入活性白土层间，其二个氢氧根中的一个氢氧根与活性白土的氢发生反应，得到具有阴离子交换功能的碱性钙基膨润土。制备得到的碱性钙基膨润土，可直接用于果汁、植物油等食用液体的脱酸、脱色及助滤，空气及水质的净化，或催化剂的制备等，也可以与有机酸反应制备新型复合层状纳米材料，用于涂料、塑料及新型吸附材料等领域。但没有提到有机酸膨润土及其制备方法。

发明内容

本发明人的目的是提供一种有机酸原料来源丰富、用途广泛及质量好的有机酸膨润土及其制备方法。该类膨润土的原料有机酸来源主要有从植物和动物中提取、生化反应合成及有机合成，由于不同的有机酸其性能不同，采用不同有机酸进行反应分水改性可得到性能不同的高品质有机膨润土，以满足不同的应用场合。

本发明有机酸膨润土，其晶体结构为蒙脱石二层硅氧四面体和一层铝氧八面体的层状结构，硅氧四面体层间钙离子中的两个离子键，一个与硅氧四面体结合，而另一个与有机酸的一个酸性基团结合。

本发明有机酸膨润土的有机酸可以是羧酸、羟基酸、氨基酸和苯磺酸其中的一种，采用某种有机酸，得到相应的有机酸膨润土。其中羧酸可以是烷基酸X_mCH_3-m(CH₂)_nCOOH(n＝0-18，X＝Cl，F，Br，m＝0-3)、丙烯酸、山梨酸、乙二酸、己二酸、马来酸、苯甲酸、苯乙酸、肉桂酸其中的一种，羟基酸可以是乳酸、柠檬酸、葡萄糖酸、水杨酸、没食子酸其中的一种，氨基酸可以是谷氨酸、天门冬氨酸、甘氨酸其中的一种。