一种改性有机膨润土的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性有机膨润土的制备方法，包括（1）将钠基膨润土加入水进行搅拌，得钠基膨润土悬浮液；（2）在室温下，将十六烷基三甲基溴化铵溶于水，然后再加入失水山梨醇油酸酯搅拌，得乳状液；（3）将所得的钠基膨润土悬浮液与乳状液混合，进行恒温振荡反应，冷却至室温后经离心、洗涤、干燥、粉碎、过目筛后，得到改性有机膨润土。产品的XRD谱图表明本发明专利技术制备的改性有机膨润土的层间距扩张值达到2.0nm~3.5nm，具有与有机物质更好的相容性。本发明专利技术作为白油基钻井液的添加剂，成胶率提高至95%~100%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的膨润土的制备方法，特别涉及。
技术介绍
膨润土又名斑脱岩、膨土岩、蒙脱土等，是由凝灰岩或其它火山岩石在碱性水的作用下蚀变而形成的一种层柱状化合物。其主要成分为蒙脱石,其中含有Si02、A1203、Fe203、FeO、MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2^H2O0蒙脱石是一种二维平面层状结构的硅铝酸盐，它分别由四面体和八面体组成的四面体(T)和八面体片(O)相间排列而成，蒙脱石最主要的结构单元是2:1层，即二个四面体片夹一个八面体片所组成的T-O-T层。四面体片以硅氧四面体为主，其中配位Si4+被Al3+、Fe3+等离子置换。八面体有六个氧原子或氢氧根组成，中心离子主要是六配位的Al3+，它可以被Fe3+、Fe2+、Mg2+、Li+等取代。当八面体、四面体中的阳离子被置换为低价时，使原结构增加等当量的负电荷，有层间吸附阳离子补偿。蒙脱石层间的阳离子与晶体格架间形成电偶极子，加上蒙脱石晶层之间结合力较弱，能吸附极性水分子，根据阳离子种类及相对湿度，层间能吸附一层或二层的水分子。另外，在蒙脱石晶粒表面也能吸附一定的水分子。结构水以OH基形式存在于晶格中。膨润土作为一种重要的非金属矿产，储量大、分布范围广。膨润土的主要生产国有美国、中国、俄罗斯、意大利、希腊、印度和德国。目前，无论是石油钻井还是地质勘探钻井，都大量采用膨润土配制的钻井泥浆。膨润土作为添加的增效剂可大大提高造浆率和钻井效益，有利于钻进各种复杂地质，预防井内事故发生。由于我国石油工业的发展对钻井液用膨润土需求量逐年增加，膨润土在石油钻井方面应用前景广阔。钻井泥浆在钻井中起着重要作用，钻浆分为两类:一类为泥浆，载体主要是水，膨润土是增稠剂；另一类为油基泥浆，载体主要为原油、柴油和白油。由于亲油性的要求，主要采用有机改性膨润土。目前国内外对膨润土的研究和生产方法主要是利用阳离子表面活性剂作为改性齐 ，通过湿法、干法或预凝胶法对钠基膨润土进行插层离子交换。也有研究将阳离子表面活性剂配合非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂作为改性剂。此外非离子表面活性剂、烷基胺、氨基酸、偶联剂或醇类等也被用于膨润土的插层或表面修饰来使膨润土有机化。有机膨润土的应用一般都是以与有机物质的混合为基础，因此所制备的有机膨润土片层有机修饰的越充分、片层间距越大，说明片层间作用力越小、排列越无规则，与有机物质的相容性就越好，有机膨润土的应用性能就越好。因此，提供一种工艺简单，生产成本低的改性有机膨润土复合材料的制备方法就成为该
急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单，生产成本低的改性有机膨润土的制备方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的:，包括如下步骤:(I)将钠基膨润土加入水进行搅拌，得钠基膨润土悬浮液；(2)在室温下，将十六烷基三甲基溴化铵溶于水，然后再加入失水山梨醇油酸酯搅拌，得乳状液；(3)将步骤(I)所得钠基膨润土悬浮液与步骤(2)所得乳状液混合，进行恒温振荡反应，冷却至室温后经离心、洗涤、干燥、粉碎、过目筛后，得到产品。以步骤(I)所述钠基膨润土悬浮液中以每千克钠基膨润土为基准，步骤(2)中所述十六烷基三甲基溴化铵加入量为0.5^2.5mol，所述失水山梨醇油酸酯的加入量为0.5 2.5mol ο步骤(I)中，所述的钠基膨润土和水的重量比为(Γ5): (9扩95)，即I: 99飞:95 ;所述钠基膨润土悬浮液的制备方法为:采用天然钠基膨润土或人工钠基膨润土为原料，用水分散后获得；也可用水分散后，再经离心分离除去沉淀杂质后获得。悬浮液浓度约为I 5wt%。步骤(2)中，加入失水山梨醇油酸酯搅拌1.(Γ2.0小时，得乳状液。步骤(3)中，所述恒温振荡反应的温度为50°C 90°C，时间为Γ12小时；所述的干燥温度为60°C 105°C ;所述过目筛的目数为200目。本专利技术针对已知技术存在的问题，提供一种利用钠基膨润土悬浮液为原料，通过十六烷基三甲基溴化铵与失水山梨醇油酸酯吸附插层制备有机膨润土的方法。既能获得优质产品，又能实现工艺简单，降低生产成本。本专利技术与已知技术相比较，明显的特点是在钠基膨润土悬浮液中，加入阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的乳状液。众所周知，钠基膨润土受水化能作用可以在水中稳定的悬浮分散，进而剥层，而其剥层的层板上时带有负电的。阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的形成的乳状液中的带正电囊泡就会因为静电吸引及范德华力而被吸附到带负电的膨润土层板上。在离心分离洗涤的过程中因为其结合力较强，不会被洗掉。在干燥的过程中，由于层板间水分子逐渐挥发，破坏了原有的平衡导致囊泡破裂，从而使阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂在膨润土层间排列展开。此时，阳离子表面活性剂因化学吸附在膨润土表面及层间，非离子表面活性剂因范德华力及氢键作用也被吸附在膨润土表面及层间。这就是此法制备有机膨润土的原理。下面通过附图及具体实施方式对本专利技术做进一步说明，但并不意味着对本专利技术保护范围的限制。附图说明图1为钠基膨润土和本专利技术实施例1-5制备的有机膨润土的成胶效果图。图2为钠基膨润土和本专利技术实施例1制备的有机膨润土的X-射线衍射图。具体实施例方式本专利技术改性有机膨润土的制备方法，是以钠基膨润土为悬浮液原料，加入十六烷基三甲基溴化铵与失水山梨醇油酸酯的混合乳状液，要点是在此乳状液混合时，要充分将十六烷基三甲基溴化铵与失水山梨醇油酸酯完全混合溶解成乳白色的乳状液，再将此乳状液加入到钠基膨润土悬浮液中，产生的疏水性沉淀物，经分离洗去离子后干燥，粉碎后过目筛获得有机膨润土产品。上述十六烷基三甲基溴化铵加入量是以钠基膨润土悬浮液中每千克钠基蒙脱石为基准，加入量为0.5^1.5mol，失水山梨醇油酸酯的加入量也是以钠基膨润土悬浮液中每千克钠基蒙脱石为基准，加入量为0.5^1.5mol。将这两种表面活性剂混合均匀后加入到钠基膨润土的悬浮液中。实施例1制备钠基膨润土悬浮液:采用20g天然钠基膨润土或人工钠基膨润土为原料，用1980g (ml)水分散后，经离心分离除去沉淀杂质，获得浓度约为lwt%的钠基膨润土悬浮液2kg。称取IOmmol十六烷基三甲基溴化铵加入到IL水中，搅拌分散溶于水后，加入IOmmol的失水山梨醇油酸酯，搅拌；充分反应搅拌I小时后，得乳状液。将制备的钠基膨润土悬浮液与乳状液混合，在50°C下恒温振荡反应4小时。冷却至室温后，离心分离，取下层的膏状物，洗涤。60°C干燥、粉碎后过200目的目筛，即得到有机膨润土样品I。实施例2-5采用20g天然钠基膨润土或人工钠基膨润土为原料，实施方法与实施例1相同，改变钠基膨润土悬浮液浓度、十六烷基三甲基溴化铵及失水山梨醇油酸酯的浓度及乳化时间，改变恒温振荡反应时间温度，改变干燥温度，参照实施例1的方法制备有机膨润土样品2-5。具体参数如表I所示。表I实施例2-5的实验条件权利要求1.，包括如下步骤: (1)将钠基膨润土加入水进行搅拌，得钠基膨润土悬浮液； (2)在室温下，将十六烷基三甲基溴化铵溶于水，然后再加入失水山梨醇油酸酯搅拌，得乳状液； (3)将所得的钠基膨润土悬浮液与乳状液混合，进行恒温振荡反应，冷却至室温后经离心、洗涤、干燥、粉碎、过目筛后，得到改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性有机膨润土的制备方法，包括如下步骤：（1）将钠基膨润土加入水进行搅拌，得钠基膨润土悬浮液；（2）在室温下，将十六烷基三甲基溴化铵溶于水，然后再加入失水山梨醇油酸酯搅拌，得乳状液；（3）将所得的钠基膨润土悬浮液与乳状液混合，进行恒温振荡反应，冷却至室温后经离心、洗涤、干燥、粉碎、过目筛后，得到改性有机膨润土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红，樊建涛，王芳辉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：