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        有機膨潤土制備技術及市場前景分析

        2021-01-27 11:53:46 次瀏覽分類:應用領域

        發布日期:2018-08-16 作者:粉體技術網

            有機膨潤土是指用有機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膨潤土絡合物。

            這種置換反應后的膨潤土在有機溶劑中也能顯示出優良的分散、膨脹、吸附、黏結和觸變等特性。

            目前,有機膨潤土的價格,便宜的在1萬元/t左右,高的達到3-4萬元/t。隨著有機膨潤土生產加工技術的不斷進步和利益驅使,使得更多的膨潤土企業開始生產有機膨潤土。

            1、如何制備有機膨潤土?

            有機膨潤土的制備工藝分為3種:濕法、干法、預凝膠法。

            (1)濕法

            制漿:將膨潤土加水充分分散,并除去沙粒和雜質。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,必須首先進行改型處理。為了增強膨潤土與有機覆蓋劑的作用,在覆蓋之前,一般用無機酸或氫離子交換樹脂對膨潤土進行活化預處理。

            有機覆蓋:將礦漿加熱到38-80℃,在不斷攪拌下,緩緩加入有機覆蓋劑,再連續攪拌30-60min,使其充分反應。

            反應完畢,停止加熱和攪拌,將懸浮液洗滌過濾、干燥和打散解聚,即得有機膨潤土產品。

            (2)干法

            將含水量20%-30%的精選鈉基膨潤土與有機覆蓋劑直接混合,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膨潤土。

            可將該含水有機膨潤土進一步干燥和打散解聚為粉狀產品,也可以將其直接分散于有機溶劑中,制成凝膠或乳膠體產品。

            (3)預凝膠法

            將粉碎后的原土進行分散制漿、改型提純,然后進行有機覆蓋。在有機覆蓋過程中,加入疏水有機溶劑(如礦物油),將疏水的有機膨潤土復合物萃取進入有機相,分離出水相,再蒸發除去殘留水分,直接制成膨潤土預凝膠。

            (4)有機膨潤土質量影響因素

            影響有機膨潤土質量的主要因素有膨潤土的質量(類型、純度、交換容量等),有機覆蓋劑的結構、用量、用法,制備工藝條件(礦漿濃度、反應溫度、反應時間等)。

            原料:對于用于生產有機膨潤土的原料有較嚴格要求,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土。

            介于低層間電荷和高層間電荷之間的蒙脫石,選用適當有機覆蓋劑和制備工藝,也可生產出質量較好的有機膨潤土。

            有機覆蓋劑:有機覆蓋劑的結構、用量、用法直接影響有機膨潤土的質量。有機覆蓋劑的結構類型和碳鏈長度不同,親油性有明顯差別,因而直接影響有機膨潤土的應用性能和用途。有機銨鹽對蒙脫石的親和力與其相對分子質量有關,相對分子質量愈大,愈易為蒙脫石吸附,這是因為高級銨鹽除和蒙脫石的可交換陽離子交換反應外,還兼有分子吸附作用。

            因此,制備有機膨潤土選用的季銨鹽,其長碳烷基碳原子數一般應大于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。

            穩定性和覆蓋劑用量:有機膨潤土懸浮液的穩定性和覆蓋劑用量有很大關系。當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銨鹽離子交換出來,此時懸浮液的黏度最大,如繼續增加有機覆蓋劑的用量,懸浮液黏度變小。

            因此,覆蓋劑用量應適當,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:制備有機膨潤土時,礦漿濃度以膨潤土的充分分散為最佳,過高的濃度導致膨潤土分散不開,影響其與有機銨鹽離子的交換反應,過低的濃度雖有助于分散,但耗水量大,使生產成本增加。礦漿濃度一般為5%-7%。

            溫度:是影響有機銨陽離子與膨潤土中可交換陽離子進行交換反應的重要因素,因此,溫度一定要適當。一般最佳溫度為65℃左右。

             反應時間:一般與礦漿濃度、反應溫度等有關,從0.5h至數小時不等,最佳的反應時間最好在其他工藝條件已確定的基礎上通過試驗來確定。

            2、有機膨潤土市場前景分析

            有機膨潤土廣泛應用于涂料,石油鉆井,油墨、滅火劑、高溫潤滑劑等領域。

            (1)油漆涂料市場

            2014-2018年全球油漆和清漆需求量預計將保持4.7%的增長速度。在未來幾年,阿根廷、中國、印度、摩洛哥和美國被認為是最具發展潛力的涂料市場。

            目前,以非水聚合物(除聚醋,乙烯基和丙烯酸聚合物)為基礎的油漆和清漆占全球需求量的36.6%。亞太地區近年來在建筑裝飾業的飛速發展亦推動著全球綠色環保涂料市場的需求增長。

            據預測,全球建筑裝飾行業以及汽車制造業的持續發展將成為未來全球綠色環保涂料市場的主要增長動力。我國油漆涂料產量已接近1000萬噸/年,按照添加0.3%-2%的要求,僅油漆涂料行業對有機膨潤土的需求將達到3-20萬噸/年。

            (2)鉆井泥漿市場。

             據悉,我國頁巖油可采資源量為37億噸,并且我國石油開采將繼續加強,按照石油鉆井泥漿的需求,平均每口井添加4.0噸有機膨潤土計算,石油鉆井與頁巖油(氣)鉆井對有機膨潤土的需求將達到1-3萬噸/年左右。

             (3)潤滑脂市場

            潤滑脂目前主要應用領域有冶金系統、鐵路系統、精密軸承、汽車行業等,調整產品結構和提高產品質量是當前中國潤滑脂工業發展的主要方向,目標是增加高滴點潤滑脂產品產量。

            目前,我國潤滑脂國內需求量已達到42萬噸/年,潤滑脂行業對有機膨潤土,尤其是納米有機膨潤土的需求將會達到1-5萬噸/年左右。

            未來幾年,國內市場對有機膨潤土需求量將達到30-40萬噸/年,而有機膨潤土將朝著精細化、系列化、功能化等方向不斷發展。積極開展有機膨潤土生產技術研究,加快成果產業化轉化,拓展有機膨潤土應用領域,實現有機膨潤土高效、高附加值綜合利用將是有機膨潤土行業的主要發展方向。

            目前,國內有機膨潤土生產企業主要有:

            浙江青虹新材料有限公司,浙江華特新材料股份有限公司,浙江華特實業集團華特化工有限公司,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膨潤土廠,福建鴻強有機膨潤土有限公司,鄭州市九州化工有限公司,淄博聯技化工有限公司。


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