[发明专利]能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够以可逆方式吸收和释放水的改性蒙脱石(smectite)或含蒙脱石物质的改进的制备方法。

背景技术

众所周知，蒙脱石及含蒙脱石物质(例如岩石、矿山产品及人造混合物)在经受活化后能够显著提高其可膨胀性。在这方面，活化的意思是将起始的蒙脱石或含蒙脱石物质用单价阳离子盐和/或镁化合物处理。蒙脱石的例子为蒙脱土(montmorillonite)、贝得石(beydellite)、锂蒙脱石、绿脱石、伊利石、钠板石及坡缕石。含蒙脱石物质的一个特别重要的代表是膨润土。GB 458,240、GB 447,710及DE 940,936公开了单价阳离子盐如钠、钾、锂及铵盐作为活化剂的用途，而根据DE1,081,436、DE 1,204,995及DE 1,205,473，任选地与单价阳离子盐组合，将镁化合物如氧化镁或碳酸镁用作活化剂。活化导致形成高度可膨胀的产品，当该产品与水混合时形成触变凝胶。

欧洲专利申请EP 0 645 181涉及已回收(recover)且干燥至基于黏土干重为约12％或更少的水分含量的蒙脱石黏土的处理方法，以提高当与含有溶解盐或有机污染物的液体接触时其吸收或吸附被污染的液体的能力。该方法包括几个步骤，即

将黏土用至少约0.5重量％(基于黏土干重)的水溶液中溶解的聚合物浸渍或混合，并将黏土用水再润湿至大于约12重量％(基于黏土干重)的水分含量；

将再润湿了的聚合物浸渍的黏土干燥至约12重量％(基于黏土干重)或更少的水分含量；且

将经处理的黏土与被污染的液体接触。

同样，众所周知，活化形式的蒙脱石及含蒙脱石物质(如活化的膨润土)能够与水溶性聚合物反应形成凝胶，该凝胶不再是触变的，具有稳定的结构，且能够以可逆方式吸收和释放水(例如见EP-A 0,335,653、US5,120,344、US 5,640,168、US 6,340,385及本文引用的参考文献)。所得的凝胶是优异的密封剂且可以主要用于提供水密隔离。

制备这种凝胶的已知方法可分成四个主要的类别：

(1)首先在水的存在下将未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质活化，然后在水的存在下与聚合物反应以形成交联反应产物，其中在聚合物与蒙脱石的基本层之间形成化学键(例如见HU186,325及HU 189,280)；或

(2)首先在水的存在下用聚合物处理未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质，然后在水的存在下用活化剂处理生成的预反应物质以形成最终的交联结构(例如见EP-A 0,335,653)；或

(3)上述两种方法的组合；在水的存在下，未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质在单个步骤中与活化剂及聚合物两者反应以形成最终交联结构(例如见US 5,120,344公开的方法之一)；或

(4)在水的存在下，将未活化的蒙脱石或含蒙脱石物质、聚合物及活化剂混合，然后将生成的干燥混合物涂敷到将要进行水密隔离的表面；当混合物与水接触时，自发地形成最终的交联结构(例如见US 5,604,168)。

前三种方法导致形成可以以良好的结果应用于隔离目的的高质量凝胶。然而，它们具有如下共同的缺点：在最终的交联结构的形成过程中，需要进行要求极其高机械能量的高强度的捏合。所得的湿润水凝胶很难储藏和运输。因此，公开了上述方法(1)至(3)的引文建议在使用场所直接执行整个过程或至少其最后一步。然而，不能始终满足该直接生产的特定的先决条件(例如特定的设备、能量来源、技术劳力等)。为了获得容易储藏、运输及在使用场所操作的干凝胶，首先要将湿润水凝胶干燥，该过程冗长且需要很多能量。这些缺点使得这些方法从经济角度来看缺乏吸引力。

通过使用方法(4)能够避免上述困难。然而，该方法牵涉到如下缺点：即在使用场所自发形成的凝胶的隔离能力及黏合力高度依赖于不能受影响的主要环境条件。从可靠的产品质量方面来看，完全受控的操作系列比包括自发步骤的方法更加合适。

发明内容

本发明旨在详细说明能够形成凝胶的改性蒙脱石或含蒙脱石物质的制备方法，该凝胶不再是触变的，具有稳定的交联结构及黏合特征且能够以可逆方式吸收和释放水，所述方法

-  与上述方法(1)至(3)相比，更容易实施且需要更少的能量，且    

-  制得具有高质量及可靠的水分隔离及黏合特征的改性蒙脱石或含蒙脱石物质。

已经发现，当通过两步活化并在两步中均加入聚合物、然后进行挤出及最终的干燥步骤而制备改性蒙脱石或含蒙脱石物质时，这些目的可以完全实现。