一种用于塑料、涂料的改性膨润土
技术领域
本发明涉及制备无机非金属矿物技术领域，具体是一种用于塑料、涂料的改性膨润土。
背景技术
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构。膨润土由于具有特殊的吸水性、水塑性、粘结性以及较强的离子交换性等，是当今应用范围最广、经济价值较高的粘土矿物之一。膨润土可作为粘结剂、悬浮剂、增稠剂、触变剂、絮凝
剂、稳定剂、净化脱色剂、充填剂、催化剂等，已被广泛应用于冶金、机械、石油、化工、高分子材料和环境保护等各个领域。
在塑料、涂料工业中，膨润土不仅能起到增强和提高附着力的作用，还可提高制品的耐水、阻燃、绝缘、耐磨、防腐等性能。但由于膨润土表面亲水疏油，呈强极性，具有较大的比较面积和较高的表面自由能，在有机体系中易发生团聚，所以在塑料、涂料基材中难以均匀分散，容易发生粒子之间的团聚现象，与塑料、涂料基材之间的结合力很差，容易造成界面缺陷，容易脱落及导致材料性能下降。因此，有必要对膨润土进行表面改性，提高膨润土在塑料、涂料体系中的分散性及加工性能，并改善其与塑料、涂料基材之间的结合力，从而最大限度地提高材料性能。随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的涂料塑料制品提出了“抑菌、杀菌”的需求，因此提高膨润土的抗菌性是当今市场的需求。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种用于塑料、涂料的改性膨润土。本发明方案制得的改性膨润土不仅具有很好的分散性及加工性能，与塑料、涂料具有很好的相容性，两者之间界面的结合力增强，且改性后的膨润土具有很好的阻燃性能及抗菌抑菌性能。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎后，加入水溶解，再加入二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂，搅拌均匀，静置，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经干燥，粉碎，制得改性膨润土。
进一步地，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的2-4%。
进一步地，所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺的质量比为1-3:1-3:5-10。
进一步地，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的3-5%。
进一步地，所述三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐的质量比为3-5:6-10:1-3:1-3。
进一步地，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1-3%。
进一步地，所述抗菌剂中壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵的质量比为3-5:1-3:0.5-1.5。
进一步地，所述干燥是采用脉冲气流干燥机干燥；所述脉冲气流干燥机的进料速度为120-180kg/h，干燥温度为80-100℃，风速为15-20m/s。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明方法采用三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂对膨润土进行改性，形成了有机-无机杂化网络结构，不仅能够提高膨润土与塑料、涂料的相容性，物料之间的结合力增强，改善云膨润土的分散性及加工性能，降低膨润土的吸油值，同时加入的改性剂形成了P-N-B阻燃体系，提高膨润土的阻燃性。
2、本发明方法膨润土还经过壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，能提高膨润土的抗菌抑菌性能，应用在塑料、涂料中，进而能够提高制品的抗菌抑菌性，符合现代人对抗菌产品的追求，市场前景广泛。
3、本发明方法在改性之前先将膨润土经过二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺进行除杂处理，能够去除膨润土中的铁、钴等金属，提高膨润土的纯度，提高产品的稳定性。
4、本方法采用脉冲气流干燥机对膨润土进行干燥，不仅干燥受热均匀，效率高，还使得改性剂能够更好的包裹在膨润土的表面，有利于膨润土的分散。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至325目，加入膨润土重量3倍的水溶解，再加入质量比为2:3:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，静置12h，除杂试剂的加入量为膨润土质量的2.4%，静置12h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为4:8:1:2的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的4.5%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为3:1:1的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1.5%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s，粉碎，制得改性膨润土。
实施例2
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量5倍的水溶解，再加入质量比为1:2:6的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.6%，静置20h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为3:7:2:3的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的3.5%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为5:2:1的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的2.0%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为180kg/h，干燥温度为100℃，风速为15m/s，粉碎，制得改性膨润土。
实施例3
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，再加入质量比为2:1:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.0%，静置18h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为4:8:1:2的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的3.0%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为4:2:1的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1.4%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
实施例4
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至250目，加入膨润土重量5倍的水溶解，再加入质量比为3:2:5的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的4.0%，静置24h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为3:7:1:1的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的3.6%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为4:1:1的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的2.4%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为180kg/h，干燥温度为100℃，风速为15m/s，粉碎，制得改性膨润土。
实施例5
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，再加入质量比为2:3:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.6%，静置20h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为4:8:1:2的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的4.5%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为5:2.5:1.5的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1.8%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
对比例1
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为4:8:1:2的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的4.5%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为5:2.5:1.5的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1.8%；
S4：将二次改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
对比例2
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，再加入质量比为2:3:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.6%，静置20h，得膨润土浆料；
S2：将膨润土浆料输送至表面改性机，再加入质量比为5:2.5:1.5的壳聚糖、肉桂醛和苄基二甲基十六烷基氯代铵组成的抗菌剂进行二次改性，所述抗菌剂的加入量为浆料中膨润土干重的1.8%；
S3：将改性后的浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
对比例3
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，再加入质量比为2:3:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.6%，静置20h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入质量比为4:8:1:2的三聚氰胺、淀粉、菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和咪唑啉型磷酸酯钠盐组成的复配改性剂，所述复配改性剂的加入量为浆料中膨润土干重的4.5%，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
对比例4
一种用于塑料、涂料的改性膨润土，其制备方法，包括如下步骤：
S1：将膨润土粉碎至400目，加入膨润土重量4倍的水溶解，再加入质量比为2:3:7的二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸和聚丙烯酰胺组成的除杂试剂搅拌均匀，所述除杂试剂的加入量为膨润土质量的3.6%，静置20h，得膨润土浆料；
S2：向膨润土浆料中加入为浆料中膨润土干重的4.5%的硬脂酸钠，混合搅拌均匀，得改性膨润土浆料；
S3：将改性膨润土浆料经过压滤机脱水，再经脉冲气流干燥机干燥，所述脉冲气流干燥机的进料速度为150kg/h，干燥温度为90℃，风速为20m/s，粉碎，制得改性膨润土。
对比例5
将膨润土直接粉碎至400目，后续不做任何改性处理。
本发明实施例1-5及对比例1-5制得的膨润土按照常规方法检测产品纯度，并作为PVC塑料填料，按照常规方法检测PVC塑料的拉伸强度、冲击强度、阻燃性能及抗菌性能，测定结果如表1所示。其中PVC塑料的配方（重量计）为：PVC树脂100份、%20高岭土20份、纳米碳酸钙20份、石蜡3份、硬脂酸钠1份、钙锌复合稳定剂3份、ACR5份和DOP增塑剂，按照常规方法制成PVC塑料。测试结果如表1所示。
表1：本发明制得的膨润土应用在PVC塑料的性能测试结果
从上述测试结果得知，本发明制得的膨润土具，作为PVC树脂填料使得制品具有很好的机械性能及提高制品的阻燃及抑菌抗菌性能。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。
