Способ получения порошкообразного органофильного бентонита (бентона)

Способ получения порошкообразного органофильного бентонита (бентона)

Реферат

 

Предложен способ получения порошкообразного органофильного бентонита (бентона), который используется как универсальный структурообразователь масляных сред во многих отраслях промышленности. Сущность изобретения: получение порошкообразного органофильного бентонита (бентона) путем смешения конкретных товарных четвертичных аммониевых солей сухим бентонитовым глинопорошком при комнатной температуре. В результате процесс идет в одну стадию без высоких энергетических, аппаратурных и трудовых затрат и является полностью безотходным. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению органофильных материалов, в частности к получению порошкообразных органофильных бентонитов (бентонов).

Органофильные бентониты (бентоны) широко применяют во многих отраслях промышленности в качестве универсальных структурообразователей и загустителей масляных сред. Так их используют в лакокрасочной промышленности, в производстве консистентных смазок, в качестве наполнителей пластмасс и резин, в качестве связующего в безводных формовочных смесях для получения точного литья из алюминиевых и магниевых сплавов. Органофильные бентониты (бентоны) используются также в качестве наполнителей в пигментных концентратах для окраски кож, как высокоэффективные добавки для увеличения прочности цементного камня. Они используются как адсорбенты для очистки сточных вод от анионных красителей и ПАВ, а также участвуют в реакциях диазотирования и азосочетания с образованием пигментов. Органофильные бентониты применяются в полиграфической промышленности, для изготовления литейных красок (антипригарных покрытий), для обработки тканей, как структурообразователи буровых растворов на углеводородной основе, в производстве автомобилей, в металлообработке, а также в парфюмерии и косметике.

Известен способ получения порошкообразного органофильного бентонита (бентона), осуществляемый в восемь стадий (патент США N 2.531.427, кл. 260-448, 1946; патент США N 2.531.812, кл. 252-8.5, 1948; патент ФРГ N 929791, кл. 12S гр.-P18602 VId / 12 SD): диспергирование (пептизация) исходного бентонита, фильтрация глинистой суспензии, приготовление разбавленного раствора четвертичной аммониевой соли (ЧАС), взаимодействие разбавленной бентонитовой суспензии с разбавленным раствором ЧАС при перемешивании и нагревании, декантация и фильтрация, промывка продукта, сушка в распылительной сушилке.

Недостатком этого способа является его многостадийность, высокая энергоемкость, малая производительность, большое количество отходов в виде сточных вод, пыли, органических продуктов и тепла в окружающую среду.

Наиболее близким является способ получения органофильного бентонита (авторское свидетельство СССР N 1816784).

Целью данного изобретения является упрощение способа, сокращение его продолжительности и создание безотходной технологии получения порошкообразного органофильного бентонита. Указанная цель достигается прямым смешением товарной ЧАС с сухим бентонитовым глинопорошком при комнатной температуре. При этом исключаются стадии предварительного замачивания бентонитовых глин, предварительного разбавления ЧАС и всей реакционной среды до ничтожной остаточной концентрации (2-3%) целевого продукта, исключаются стадии декантации и фильтрации, крайне трудоемкой и энергоемкой стадии сушки органофильного бетнонита, происходит снижение до минимума (вплоть до нуля) количества отходов производства, резко повышается скорость процесса, многократно повышается его производительность и значительно снижается стоимость конечного продукта.

В качестве ЧАС берут дистеарилдиметиламмоний хлорид (Prapagen WK), дитальгжирный алкилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₆ - C₁₈ (Prapagen WKT), дикокосалкилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₂ - C₁₆ (Dodigen 1490). В качестве бентонитовых глин берут порошкообразные бентонитовые глины с высокой обменной емкостью (не менее 100 мг-экв/100 г) и высоким выходом бурового раствора (не менее 16 м³/т).

Сухой бентонитовый глинопорошок и ЧАС берут в соотношении 10:4-10:6. При соотношении этих компонентов менее 10:4 (снижении в сторону ЧАС) снижаются структурообразующие свойства органофильного бентонита, при соотношении более 10: 6 (повышении в сторону ЧАС) продукт теряет порошкообразные свойства, комкуется, становится липким и пастообразным.

Огромным преимуществом предлагаемого способа получения порошкообразного органофильного бентонита является и то, что ЧАС можно брать в товарном виде. Используемые товарные соли содержат в своем составе изопропиловый спирт, что возможно оказывает положительное влияние на взаимодействие глины с ЧАС.

Огромным преимуществом предлагаемого способа получения порошкообразного органофильного бентонита является и то, что процесс идет всего лишь в одну стадию без особых энергетических, аппаратурных и трудовых затрат и является полностью безотходным.

Идея, давшая возможность реализации столь простого и эффективного способа получения порошкообразного органофильного бентонита, заключается в следующем.

До настоящего времени перед обработкой бентонитовой глины ЧАС (т.е. перед олеофилизацией бентонитовой глины) шли по пути ее пептизации (т.е. "раскрытия", диспергирования) за счет набухания в сильно разбавленной водной среде.

Но пептизация бентонитовых глин может идти (и в еще большей степени идет) под влиянием поверхностно-активных веществ (ПАВ) за счет расклинивающего давления со стороны ПАВ твердых поверхностей (частички бентонитовой глины как раз и обладают такой поверхностью) - эффект Ребиндера. В то же время используемые нами ЧАС как раз и являются сильным ПАВ и, следовательно, сами могут перед олеофилизацией пептизировать бентонитовый порошок. Таким образом, отпадает необходимость в предварительной пептизации бентонитовой глины путем ее длительного замачивания в сильно разбавленной водной среде. Эту задачу выполняют сами ЧАС. Данное важнейшее обстоятельство коренным образом меняет и упрощает всю технологию получения порошкообразного органофильного бентонита.

Отсюда же и возможность использования сухой бентонитовой глины для ее олеофилизации.

Исключение предварительного замачивания бентонитовой глины в воде и связанного с этим сильного разбавления реакционной среды резко повышает скорость катионного обмена (приближая ее к естественной, которая сама по себе очень высока).

Реализация предлагаемого способа получения порошкообразного органофильного бентонита исключает как трудоемкие операции по предварительному замачиванию и последующей сепарации бентонитовых глин и проведение реакции олеофилизации в сильно разбавленной водной среде, так и трудоемкие и энергоемкие операции по сушке органофильного бентонита.

Все это многократно повышает производительность процесса и значительно снижает стоимость конечного продукта.

Кроме того, новая технология становится полностью безотходной, в то время как при существующей технологии поучается много отходов: сточных вод и выбросов пыли, органических продуктов и тепла в окружающую среду.

Способ получения порошкообразного органофильного бентонита может быть реализован в смесителе-реакторе типа аппарата Вернера-Пфляйдерера или любом другом аппарате, предназначенном для перемешивания вязких, пастообразных, или порошкообразных систем.

Предлагаемый способ получения порошкообразного органофильного бентонита был проверен в лабораторных условиях и опробован в опытно-промышленном масштабе.

Пример 1.

476,2 г бентонитового глинопорошка смешали с 228,6 г дистеарилдиметиламмоний хлорида в аппарате Вернера-Пфляйдерера в течение 10 мин при комнатной температуре. Соотношение бентонит:ЧАС = 10:4. Полученный порошкообразный органофильный бентонит выгрузили при помощи шнека.

Пример 2.

444,4 г бентонитового глинопорошка смешали с 267,0 г дикокосалкилдиметиламмоний хлорида в аппарате Вернера-Пфляйдерера в течение 10 мин при комнатной температуре. Соотношение бентонит:ЧАС = 10:5. Полученный порошкообразный органофильный бентонит выгрузили при помощи шнека.

Пример 3.

486,1 г бентонитового глинопорошка смешали с 338,7 г дитальгжирный алкилдиметиламмоннй хлорида в аппарате Вернера-Пфляйдерера в течение 10 мин при комнатной температуре. Соотношение бентонит:ЧАС = 10:6. Полученный порошкообразный органофильный бентонит выгрузили при помощи шнека.

Оценка качества органофильных бентонитов в сравнении с лучшим зарубежным аналогом Бентоном-34 проводилось по структурно-механическим показателям 7 и 10%-ных суспензий (органодисперсий) этих органобентонитов в дизельном топливе, а также по их седиментационной устойчивости в коллоидных растворах в толуоле.

Органодисперсии органофильных бентонитов готовили в сверхскоростном миксере (11 тыс. об/мин) в течение 0,5 часа. Измерение структурно-механических показателей проводили на приборе СНС-2. Седиментационную устойчивость органофильных бентонитов определяли по ТУ 39-0148052-001= 90. Для этого в трубке Эгерца, заполненной 30 мл толуола, растворяли 1 г предварительно высушенного порошкообразного органобентонита. Объем осадка определяли по истечении не менее 3-х часов по границе раздела дисперсии органобентонита и чистого толуола.

Результаты исследований представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, органофильный бентонит, полученный по предлагаемому способу, по седиментационной устойчивости не уступает лучшему зарубежному аналогу (Бентону-34), а по структурно-механическим свойствам даже несколько превосходит последний.

Между тем предлагаемый способ получения органофильного бентонита намного и принципиально превосходит известный.

Формула изобретения

1. Способ получения порошкообразного органофильного бентонита - бентона, включающий смешивание бентонитовых глин с четвертичными аммониевыми солями при комнатной температуре, отличающийся тем, что в качестве солей используют дистеарилдиметиламмоний хлорид, или дитальгжирный алкилдиметиламмоний хлорид, или дикокосалкилдиметиламмоний хлорид, при этом бентонитовые глины подают на смешивание в сухом виде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бентонитовую глину и соль смешивают при их массовом отношении (10 : 4) - (10 : 6).

РИСУНКИ

Рисунок 1