專利名稱：一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，特別涉及到一種干法插層方法。
背景技術：
膨潤土(Bentonite)也叫斑脫巖或膨土巖。它最早發現于美國的懷俄明州的古地層中，為黃綠色的粘土，因加水后膨脹成糊狀，人們就把這種性質的粘土，統稱為膨潤土。膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85％～90％，另含少量長石、石英、貝得石、方解石及火山玻璃。可呈白色、含雜質時呈淡綠、灰白、粉紅等色。可以成致密塊狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時有滑感，小塊體加水后體積脹大數倍至數十倍，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。我國膨潤土資源十分豐富，礦產幾乎遍布全國，其儲量居世界第二位。膨潤土是國民經濟建設中用途廣、用量大的一種非金屬礦產資源。膨潤土的基本性能取決于蒙脫石的礦物特性，一般具有良好的粘結性、膨脹性、膠體分散性、懸浮性、吸附性、催化活性、觸變性和陽離子交換性等，被廣泛應用于石油化工、日用化工、涂料、環境保護、紡織、醫藥、放射性物質的吸附、橡膠、塑料、造紙、土壤改良、陶瓷、新型建材、電絕緣材料、化妝品、肥皂和食品、載體、飼料添加劑等領域。
蒙脫石屬2∶1型粘土礦物，是蒙皂石族中最普遍的一種礦物，其基本結構單元是由一片鋁氧八面體夾在兩片硅氧四面體之間靠公用氧原子連接而形成的層狀結構，蒙脫石每一個片層的厚度約為1nm；長和寬各約為100nm。天然蒙脫土片層在形成過程中，一部分位于中心層的Al被低價的金屬離子(如Fe、Cu、Zn、Li、Cr等)同心置換，導致各片層呈現出弱的電負性，因此在片層的表面往往吸附著金屬陽離子(如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等等)以維持整個礦物結構的電中性。蒙脫石晶層間陽離子與晶體格架間形成電偶極子，加上蒙脫石晶層之間結合力較弱，能吸附極性水分子，根據陽離子種類及相對濕度，層間能吸附一層或兩層水分子。另外，在蒙脫石晶粒表面也吸附了一定的水分子。結構水以OH形式存在于晶格中。
蒙脫石的層間域具有層間交換、層間吸附、層間催化、層間聚合、層間柱撐等特性。因此，為了開拓蒙脫石的新的應用領域，自60年代以來，國內外對蒙脫石進行了大量的改性研究應用，取得了巨大成就。采用的改性方法有人工鈉化處理、酸活化處理、有機覆蓋處理及各種Al、Li、Ti等等金屬陽離子的柱撐改性。各種改性產品被廣泛應用于化工、鉆井泥漿、水凈化、建筑、農業等領域。其中研究最多的是柱撐蒙脫土，它是由柱化劑(或交聯劑)在蒙脫石層間呈“柱”狀支撐接觸的新型類沸石層柱狀催化劑，具有大孔徑、大表面積，微孔量高，耐熱性好，表面酸性強等特點，在一些重油、渣油等大分子的催化裂化上有獨特的作用。
由于蒙脫石這種特有的晶體化學特性，它被越來越廣泛地用于醫藥載體、飼料添加劑、土質改良劑及化肥等，特別是鈉米介孔組裝技術的應用，大大提高了蒙脫石應用領域和附加值。
縱觀目前，蒙脫石/尿素插層復合物的制備方法，“蒙脫石用作肥料緩釋劑和載體”(公告號1298853)；“以膨潤土為填料的碳銨化肥”(公告號1185424)；“一種緩釋尿素及其制備方法”(公告號1408351)，這些方法均采用濕法或包裹法，他們的弊端在于采用濕法，最后的工序還需加溫干燥，才能將尿素插入蒙脫石層間，因此濕法是多余的步聚；采用包裹法，尿素只能吸附在蒙脫石表面，不能進入蒙脫石晶體結構層間。

發明內容
本發明的目的在于提供一種工序簡單的制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料均勻混合，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
如上所述的方法具體為將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料均勻混合后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
所述的方法具體為將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料分別放入可以加熱攪拌的混合器中均勻混合，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
如上所述的最佳恒溫為95℃。
本發明采用上述方法，可使尿素分子進入蒙脫石晶體結構層間，將蒙脫石(001)面的層間距由1.27nm-1.55nm膨脹到1.68nm-2.17nm，得到蒙脫石/尿素插層復合物。采用干法插層，蒙脫石(001)面層間距大、工序簡單、制備快速、能耗低、成本小，克服了濕法工藝中，干燥時，蒙脫石易結塊、團聚的缺點。


圖1是本發明實施例1的河南鈉基鈉基蒙脫石原樣XRD2是本發明實施例1的河南鈉基蒙脫石/尿素插層復合物XRD3是本發明實施例2的河南鈉基蒙脫石/尿素插層復合物XRD4是本發明實施例3的河南鈉基蒙脫石/尿素插層復合物XRD5是本發明實施例4的河南鈣基蒙脫石原樣XRD6是本發明實施例4的河南鈣基蒙脫石/尿素插層復合物XRD7是本發明實施例5的河南鈣基蒙脫石/尿素插層復合物XRD8是本發明實施例6的山東鈣基蒙脫石XRD9是本發明實施例6的山東鈣基蒙脫石/尿素插層復合物XRD圖具體實施方式
實施例1將30Kg、小于45μm(小于325目)、蒙脫石含量約90％的河南信陽鈉基蒙脫石粉料(圖1)和3Kg尿素粉料混合均勻后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物(圖2)，由X-射線衍射(XRD)譜線圖1和圖2可見，鈉基蒙脫石原樣的(001)面層間距為1.27nm，尿素分子插層后，膨脹至2.17nm。
烘箱或混合器的溫度不能高于132℃，否則會使進入蒙脫石層間的尿素分子發生分解。尿素的含量不能超過蒙脫石重量的30％，多余的尿素不能進入蒙脫石晶體結構層間，只能吸附在蒙脫石表面。
實施例2將50Kg、小于45μm、蒙脫石含量約90％的河南信陽鈉基蒙脫石粉料和10Kg尿素粉料混合均勻后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫3小時，得到尿素/蒙脫石插層復合物(圖3)，蒙脫石(001)面的層間距，由1.27nm膨脹到2.03nm。
實施例3將2Kg、小于45μm、蒙脫石含量約90％的河南信陽鈉基蒙脫石粉料和0.2Kg尿素粉料混合均勻后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫1小時，得到尿素/蒙脫石插層復合物(圖4)，蒙脫石(001)面的層間距，由1.27nm膨脹到1.83nm。
實施例4將1Kg、小于10μm(小于1250目)、蒙脫石含量90％的河南信陽鈣基蒙脫石粉料(圖5)和0.1Kg克尿素粉料混合均勻后，放入烘箱中，在95℃之間恒溫2小時，得到尿素/蒙脫石插層復合物(圖6)，蒙脫石(001)面的層間距，由1.53nm膨脹到1.69nm。
實施例5將10Kg、小于45μm、蒙脫石含量95％的河南信陽鈣基蒙脫石粉料和1Kg克尿素粉料混合均勻后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫3小時，得到尿素/蒙脫石插層復合物(圖7)，蒙脫石(001)面的層間距，由1.53nm膨脹到1.76nm。
實施例6將10Kg小于45μm的山東鈣基蒙脫石粉料(圖8)和1Kg尿素粉料，分別放入加熱攪拌的混合器中，在90～120℃之間恒溫2小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物(圖9)，使蒙脫石(001)面的層間距，由1.55nm膨脹到1.71nm。
權利要求
1.一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料均勻混合，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
2.根據權利要求1所述的一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料均勻混合后，放入烘箱中，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
3.根據權利要求1所述的一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料分別放入可以加熱攪拌的混合器中均勻混合，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，得到蒙脫石/尿素插層復合物。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是所述的最佳恒溫為95℃。
全文摘要
本發明涉及一種制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法。一種干法制備蒙脫石/尿素插層復合物的方法，其特征是將小于45μm、蒙脫石含量≥80％的鈉基或鈣基蒙脫石粉料和占蒙脫石重量10～30％的尿素粉料均勻混合，在90～120℃之間恒溫，1～3小時，可使尿素分子進入蒙脫石晶體結構層間，將蒙脫石(001)面的層間距由1.27nm－1.55nm膨脹到1.68nm－2.17nm，得到蒙脫石/尿素插層復合物。本發明具有工序簡單和層間距膨脹大的特點。
文檔編號C09C3/06GK1563207SQ20041001290
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月26日 優先權日2004年3月26日
發明者嚴春杰, 陳潔渝 申請人:中國地質大學(武漢)