可连续化生产的黏土解离‑改性‑干燥一体化方法技术

本发明专利技术公开了一种可连续化生产的黏土解离‑改性‑干燥一体化方法，该生产方法包括以下步骤：将黏土在分散溶剂中充分混合浸润；将预处理后的黏土和改性剂均匀加入啮合同向双螺杆挤出机中，调整挤出参数，利用啮合同向双螺杆在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体；将挤出处理后的黏土进一步干燥，得软团聚状态的微纳米化黏土粉体，同时回收所用溶剂。本发明专利技术利用啮合同向双螺杆挤出机在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体，对设备要求简单，过程易于控制，环境友好，能耗小，成本低，可实现规模化连续式绿色生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及黏土解离方法，具体涉及可连续化生产的黏土解离-改性-干燥一体化方法。
技术介绍
黏土是天然微纳米材料，结构单元间主要以氢键和物理作用力形成致密团聚体。近年来，从传统的纯粹干法或湿法解离黏土，逐渐发展出干湿法工艺相融合的解离黏土的新工艺，如挤压-冻融、冷冻-碾磨和对辊挤压-高压均质等干湿结合技术，可以较好解离黏土，实现黏土的微纳米化。但是，冻融、高压均质等过程仍存在能耗高和二次团聚等缺陷，且废水量大，或需要使用大量有机溶剂，难以实现高性价比的绿色规模化生产。王富平曾设计了一种双螺旋混炼挤压机用于膨润土分散。该工艺使用双螺旋带搅拌并向前输送物料，其分散作用主要是靠在混炼腔内引入的阻尼板。当物料行进到阻尼板时，由于过流面积减小，物料在此形成涡流区，从而物料之间相互挤压和剪切达到分散目的。由于物料推进速度有限，决定涡流分散程度不会太高，而且双螺旋带之间没有有效的剪切力，因此整体作用力较弱，难以达到微纳米化解离。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种简单、高效、低成本的可连续化生产的黏土解离-改性-干燥一体化方法，在保持黏土结构单元原有形貌的基础上，实现黏土微纳米化，克服现有技术能耗大、成本高、效率低、不环保的缺点。本专利技术的技术解决方案是该可连续化生产的黏土解离-改性-干燥一体化方法包括以下步骤：（1）黏土预处理：将黏土在分散溶剂中充分混合浸润；（2）挤出处理：将预处理后的黏土和改性剂均匀加入啮合同向双螺杆挤出机中，调整挤出参数，利用啮合同向双螺杆在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体；（3）干燥：将挤出处理后的黏土进一步干燥，得软团聚状态的微纳米化黏土粉体，同时回收所用溶剂。其中，所述黏土为凹凸棒石和海泡石为主的纤维型黏土，及蒙脱石和蛭石为主的片层状黏土。其中，所述溶剂为水，或乙醇、异丙醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂中的一种，所用溶剂是黏土质量的1~3倍。其中，所述的改性剂为季铵盐、硅烷偶联剂或硬脂酸，改性性用量是预处理后凹土质量的2-4%。其中，所述啮合同向双螺杆挤出机的挤出条件是：挤出温度在50~200℃之间可控，长径比在32~60之间可调。其中，干燥温度是80-160℃。本专利技术的优点是：1、本专利技术采用啮合同向双螺杆挤出机，其解离作用力为大面积啮合的双螺杆之间的切磋力，该作用力不仅具有较好的蓬松化效率，而且对溶剂深度浸润和挤压过程中的溶剂化效应发挥（保护晶体结构、提升解离效率）都有非常良好的促进作用。2、工作中只需通过调节螺杆转速和长径比等参数，就可精细调控解离强度。3、该方法对设备要求简单，过程易于控制，能耗小，成本低，可进行规模化连续式生产。4、该方法中所用的溶剂可回收重复使用。5、利用啮合同向双螺杆在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体，同时有效增加改性剂与黏土间的作用；一方面，啮合同向双螺杆挤出机对高粘度的黏土具有优良的喂料和移输送能力，啮合同向双螺杆挤出机对啮合区中黏土的剪切速率和剪切应力较大，获得较好的解离效果，而且啮合同向双螺杆啮合区中因边界速度相反，只有靠边界的一小部分物料能通过径向间隙，而中间的大部分物料原地折回，产生较大的回流量，极大的提高了分布混合能力；另一方面，饱和溶剂的介入有效弱化结构单元间的结合力，避免强力作用下的黏土晶体结构的破坏。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例1：依以下步骤连接生产改性的微纳米化凹土粉体（1）黏土预处理：将100目的凹土与异丙醇充分混合并浸泡；其中，异丙醇是凹土质量的1倍；（2）挤出处理：选择啮合同向双螺杆挤出机，调整双螺杆长径比为1:32，控制挤出温度为50℃；将预处理后的凹土和其质量2%的改性剂—季铵盐匀速加入混合挤出；（3）干燥：将挤出处理后的凹土在80℃加热干燥脱溶剂，同时对所用的异丙醇进行回收重复利用，即得软团聚状态的十六烷基三甲基溴化铵改性的微纳米化凹土粉体。实施例2：依以下步骤连接生产改性的微纳米化凹土粉体（1）黏土预处理：将60目的海泡石在水中充分浸泡2小时，水的用量是海泡石质量的2倍；（2）挤出处理：选择啮合同向双螺杆挤出机，调整双螺杆长径比为1:46，控制挤出温度为125℃，将预处理后的海泡石和其质量3%的改性剂—硅烷偶联剂匀速加入混合挤出；（3）干燥：将挤出处理后的海泡石在120℃加热干燥脱水，得软团聚状态的微纳米化海泡石黏土粉体。实施例3：依以下步骤连接生产改性的微纳米化凹土粉体（1）黏土预处理：将200目的白云石型凹土在N,N-二甲基甲酰胺中充分浸泡，其用量是黏土质量的3倍；（2）挤出处理：选择啮合同向双螺杆挤出机，调整双螺杆长径比为1:60，控制挤出温度为200℃；将预处理后的白云石型和其质量4%的改性剂—硬脂酸匀速加入混合挤出；（3）干燥：将挤出处理后的白云石型凹土在160℃加热干燥脱溶剂，即得软团聚状态的改性微纳米化白云石型凹土粉体，并对所用的N,N-二甲基甲酰胺进行回收重复利用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
可连续化生产的黏土解离‑改性‑干燥一体化方法，其特征是该生产方法包括以下步骤：（1）黏土预处理：将黏土在分散溶剂中充分混合浸润；（2）挤出处理：将预处理后的黏土和改性剂均匀加入啮合同向双螺杆挤出机中，调整挤出参数，利用啮合同向双螺杆在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体；（3）干燥：将挤出处理后的黏土进一步干燥，得软团聚状态的微纳米化黏土粉体，同时回收所用溶剂。

【技术特征摘要】
1.可连续化生产的黏土解离-改性-干燥一体化方法，其特征是该生产方法包括以下步骤：（1）黏土预处理：将黏土在分散溶剂中充分混合浸润；（2）挤出处理：将预处理后的黏土和改性剂均匀加入啮合同向双螺杆挤出机中，调整挤出参数，利用啮合同向双螺杆在啮合位置产生的强剪切力来膨松化、撕裂黏土聚集体；（3）干燥：将挤出处理后的黏土进一步干燥，得软团聚状态的微纳米化黏土粉体，同时回收所用溶剂。2.根据权利要求1所述的可连续化生产的黏土解离-改性-干燥一体化方法，其特征是：所述黏土为凹凸棒石和海泡石为主的纤维型黏土，及蒙脱石和蛭石为主的片层状黏土。3.根据权利要求1所述的可连续化生产的黏土解离-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，蔡鹏，金叶玲，倪伶俐，蒋金龙，丁师杰，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32