Способ получения органофильного бентонита



Способ получения органофильного бентонита
Способ получения органофильного бентонита
Способ получения органофильного бентонита

 


Владельцы патента RU 2563477:

Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" (RU)

Изобретение относится к способам получения органофильных слоистых силикатов, обладающих одновременно высокой термостойкостью и структурообразующими свойствами, которые могут найти применение в качестве наполнителей полимерных материалов, структурообразователей буровых растворов на нефтяной основе, в производстве строительных материалов, в лакокрасочной промышленности и т.д. Получение органофильного бентонита осуществляют путем смешения бентонита с четвертичной аммониевой солью с последующей сушкой. При этом осуществляют гомогенизацию бентонита и раствора четвертичной аммониевой соли - диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C14-C22 в низкомолекулярном спирте при массовом соотношении бентонита и соли 10:4,5-10:6,5. Осуществляют последующее перемешивание смеси при температуре 60-80°C в течение 30 минут. Новый органобентонит обладает комплексом полезных свойств: высокие структурообразующие свойства и термоустойчивость, высокая электро- и термостабильность эмульсий на основе данного органобентонита, используемого в качестве первичного эмульгатора в буровых растворах на основе обратных эмульсий, снижение расхода структурообразователя в рецептуре бурового раствора. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к способам получения органофильных слоистых силикатов, обладающих одновременно высокой термостойкостью и структурообразующими свойствами, которые могут найти применение в качестве наполнителей полимерных материалов, структурообразователей буровых растворов на нефтяной основе, в производстве строительных материалов, в лакокрасочной промышленности и т.д.

Известно, что органомодифицированные слоистые силикаты являются эффективными структурообразователями в углеводородных средах, что позволяет использовать данные соединения в нефтедобывающей промышленности. Варьируя концентрацией органоглины в рецептуре бурового раствора на углеводородной основе можно с легкостью управлять его реологическими параметрами. Однако приходится констатировать, что на сегодняшний день имеется ограниченное количество органомодифицированных глин отечественного производства, удовлетворяющих предъявляемым к подобным соединениям требованиям, а именно: высокие структурообразующие свойства и высокая термоустойчивость.

Известен способ получения органобентонита (RU №2393185, МПК C09C 1/42, C09C 3/08, дата приоритета 29.09.2008), включающий взаимодействие бентонитового порошка с четвертичной аммониевой солью (ЧАС) при комнатной температуре в течение 12 часов, сушке. Недостатками данного метода являются продолжительность процесса, а также невозможность использования полученного продукта в качестве эффективного структурообразователя в эмульсионных буровых растворах.

Наиболее близким аналогом является способ получения органофильного бентонита (RU №2176983, МПК C01B 33/40, дата приоритета 20.12.2001), включающий смешение бентонитового порошка с четвертичной аммониевой солью (ЧАС). В качестве ЧАС применяют соли типа диалкилдиметиламмоний хлорида с длинными алкильными углеводородными радикалами C16-C18. ЧАС дополнительно содержит изопропиловый спирт и воду. Недостатками способа являются: необходимость использования пониженного давления (0<Pсм<1 атм), а также недостаточные структурообразующие свойства получаемого органобентонита.

Задачей заявляемого технического решения является создание эффективного органобентонита обладающего характерным комплексом свойств:

- высокие структурообразующие свойства;

- высокая термоустойчивость;

- высокая электро- и термостабильность эмульсий, полученных с помощью данного органобентонита;

- возможность использования в качестве первичного эмульгатора в буровых растворах на основе обратных эмульсий.

Технический результат достигается тем, что способ получения органофильного бентонита осуществляют путем смешения бентонита с четвертичной аммониевой солью с последующей сушкой, при этом осуществляют гомогенизацию бентонита и раствора четвертичной аммониевой соли - диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C14-C22 в низкомолекулярном спирте при массовом соотношении бентонита и соли 10:4,5-10:6,5 и последующем перемешивании смеси при температуре 60-80°C в течение 30 минут.

Техническим результатом заявленного технического решения является создание нового органобентонита, обладающего комплексом полезных свойств: высокие структурообразующие свойства и термоустойчивость, высокая электро- и термостабильность эмульсий на основе данного органобентонита, используемого в качестве первичного эмульгатора в буровых растворах на основе обратных эмульсий, снижение расхода структурообразователя в рецептуре бурового раствора, а следовательно повышение экономической выгоды от использования данного раствора.

Наличие в молекуле ЧАС двух алкильных и одного бензильного радикалов позволяет повысить стерический фактор, а также увеличить гидрофильность получаемого органобентонита, более того, введение в молекулу четвертичной аммониевой соли ароматического радикала влияет на термическую устойчивость получаемого органобентонита. Это явление может быть объяснено экранирующим действием ароматического остатка, который может накапливать поступающую извне энергию. Проведение модификации бентонита в гомогенной или пастообразной форме позволяет повысить равномерность распределения избытка молекул органического модификатора на поверхности бентонита. К тому же использование указанных поверхностно-активных веществ в качестве модификаторов поверхности глин позволяет использовать в качестве сырья слоистые силикаты с емкостью катионного обмена менее 100 мг*экв/100 г.

Осуществление изобретения

Органомодификация бентонита согласно заявляемому изобретению осуществляется путем гомогенизации при комнатной температуре бентонитового порошка или бентонитовой пасты и 70-85%-ного раствора четвертичной аммониевой соли - диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C14-C22 в низкомолекулярном спирте (метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, и т.д.) при массовом соотношении бентонита и соли 10:4,5-10:6,5, перемешивания в течение 30 мин при температуре 60-80°C, сушке органобентонита и его перемалывании.

Четвертичную аммониевую соль добавляют к бентонитовой пасте, представляющей собой водную суспензию монтмориллонита (бентонитового порошка - 20%; вода - 80%), в течение 5-10 минут, с целью равномерного распределения молекул органомодификатора на поверхности глины. Необходимо чтобы используемая четвертичная аммониевая соль дополнительно содержала низкомолекулярный спирт, позволяющий ускорить процесс взаимодействия четвертичной аммониевой соли с бентонитовой пастой.

Заявляемый способ получения органофильного бентонита путем смешения четвертичных аммониевых солей с бентонитовым глинопорошком или пастой является полностью безотходным и позволяет получить эффективный структурообразователь для буровых растворов на углеводородной основе.

Заявляемый способ получения органофильного бентонита был проверен в лабораторных условиях.

Полученный органобентонит был протестирован в качестве структурообразователя в составе эмульсионного бурового раствора на углеводородной основе.

Ниже приведены примеры реализации заявляемого технического решения.

Пример 1.

50 г бентонитовой пасты влажностью 80% гомогенизировали с 7,5 г четвертичной аммониевой соли - бензилметилдигидрированный талловый аммоний хлорид. Реакционная масса перемешивалась 30 минут при T=60°C, после чего извлекалась из реактора и помещалась в печь (T=80-90°C) для высушивания до влажности не более 2%. Влажность определяли по ГОСТ 14870-77. После сушки органобентонит перемалывался. Продукт представляет собой порошок от кремового до серого цвета.

Пример 2.

10 г сухой глины гомогенизировали с 13 г 50%-ной четвертичной аммониевой солью бензилметилдигидрированный талловый аммоний хлорид. Реакционная масса перемешивалась 30 минут при 60°C, после чего помещалась в печь T=80-90°C для высушивания до влажности не более 2%. Влажность определяли по ГОСТ 14870-77. После сушки органобентонит перемалывался. Продукт представляет собой порошок от кремового до серого цвета.

Пример 3.

С помощью мультимиксера (скорость перемешивания 11000 об/мин) готовили эмульсионные буровые растворы, используя в качестве структурообразователя полученные (примеры 1-2) органобентониты. Состав, порядок ввода компонентов бурового раствора и время перемешивания компонентов приведены в таблице 1.

Реологические параметры приготовленных растворов (таблица 2) измеряли с помощью ротационного вискозиметра OFITE 900 при комнатной температуре по методике API 13 В-2 через 1 час и через 16 часов после приготовления раствора. В качестве образцов сравнения использовали коммерчески-доступные органобентониты VG+» (MISwaco) и Органобентонит «881-А» (QingHong), которые также были использованы при приготовлении бурового раствора рецептуры 1. В таблице 3 представлены сравнительные данные 7 и 10% суспензии органобентонита по примеру 1 настоящего патента с аналогичными параметрами ближайшего аналога (RU №2176983 C1, C01B 33/40, 20.12.2001), а также приведено сравнение седиментационной устойчивости указанных органобентонитов. Седиментационную устойчивость измеряли по ТУ 39-0148052-001-90 (в толуоле).

Как видно из данных таблиц 2 и 3, предлагаемый способ получения органобентонита позволяет добиться лучших результатов по сравнению с имеющимися коммерчески-доступными органобентонитами, а также ближайшим аналогом.

Четвертичные амониевые соли используются в заявленном техническом решении по новому для них назначению - в качестве органических модификаторов поверхности слоистого силиката.

Из исследованного уровня техники известно, что аммониевые соли, не содержащие в своем строении двух «длинных» липофильных и одного бензильного, не позволяют получить органомодифицированные глины, обладающие высокими структурообразующими свойствами и высокой термостабильностью, тогда как четвертичные аммониевые соли формулы с двумя алкильными и одним бензильным радикалом позволяют решить данную проблему.

Исследованный заявителем уровень техники на дату подачи заявочных материалов не выявил наличие в уровне техники аналогичного заявляемому технического решения.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, характеризующиеся указанными признаками, приводящими к реализации заявленных технических результатов заявленного технического решения.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не является очевидным для специалистов в данной области технике.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», так как может быть реализовано на любом специализированном предприятии с использованием стандартного оборудования, известных материалов и технологий.

1. Способ получения органофильного бентонита путем смешения бентонита с четвертичной аммониевой солью с последующей сушкой, отличающийся тем, что осуществляют гомогенизацию бентонита и раствора четвертичной аммониевой соли - диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C4-C22 в низкомолекулярном спирте при массовом соотношении бентонита и соли 10:4,5-10:6,5 и последующем перемешивании смеси при температуре 60-80°C в течение 30 минут.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бентонит используют в порошкообразном виде.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бентонит используют в виде бентонитовой пасты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавление раствора четвертичной аммониевой соли диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C14-C22 в низкомолекулярном спирте к бентониту для гомогенизации осуществляют в течение 5-10 минут.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после сушки осуществляют перемалывание органофильного бентонита.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения карбоната кальция из извести включает получение водного раствора, имеющего рН по меньшей мере 11,5, содержащего 10-35 мас.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. В качестве добавки в водную суспензию, имеющую рН между 8,5 и 11, для повышения рН этой суспензии на по меньшей мере 0,3 единицы рН используют 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП).

Изобретение может быть использовано в производстве строительных и отделочных материалов, изделий из пластмасс, в частности из поливинилхлорида и полимерной глины.

Настоящее изобретение относится к технической области получения обработанных продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, применению их в материалах пластиков, в материалах пленки, а также для ароматизирующих изделий.

Изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного продукта минерального наполнителя, который может найти применение для пластиков, в частности для дышащих пленок или пленок экструзионных покрытий на основе полипропилена или полиэтилена.
Изобретение может быть использовано в производстве красок и бумаги. В качестве добавки к водной суспензии, по меньшей мере, одного материала, содержащего карбонат кальция, применяют 2-аминоэтанол в количестве от 500 до 15000 мг, предпочтительно, от 1000 до 5000 мг, и, более предпочтительно, 1300-2000 мг, на 1 л водной фазы указанной суспензии.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ модифицирования поверхности минерального материала, находящегося в виде водного шлама или суспензии, имеющих рН от 5 до 10, включает добавление, по меньшей мере, одного агента к указанному минеральному материалу.
Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, красок и пластмасс. Способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью в водной среде включает a) предоставление по меньшей мере одного типа измельченного природного карбоната кальция (GNCC); b) предоставление по меньшей мере одной растворимой в воде кислоты; c) предоставление газообразного CO2; d) контактирование указанного GNCC с указанной кислотой и CO2.
Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмасс и красок. Способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью в водной среде включает предоставление карбоната кальция; предоставление от 5 мас.% до 50 мас.%, в расчете на массу карбоната кальция, по меньшей мере, одной кислоты, у которой значение pKa составляет менее чем или равно 2,5; предоставление газообразного CO2; предоставление, по меньшей мере, одной водорастворимой неполимерной органической и/или неорганической слабой кислоты и/или кислой соли указанной, по меньшей мере, одной водорастворимой неполимерной органической и/или неорганической слабой кислоты.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ производства содержащих карбонат кальция материалов, поверхность частиц которых имеет улучшенные свойства адсорбции диспергатора, включает следующие стадии: a) получение, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в виде водной суспензии или в сухом виде; b) получение, по меньшей мере, одного содержащего ионы лития соединения, выбранного из группы, в которую входят гидроксид лития, или оксид лития, или неорганические и/или органические мономерные соли лития, выбранные из группы, в которую входят соли одно- или многоосновных кислот, например карбонат лития, сульфаты лития, цитрат лития, гидрокарбонат лития, ацетат лития, хлорид лития, фосфат лития, в сухом виде или в водном растворе, и их смеси; c) сочетание, по меньшей мере, одного содержащего ионы лития соединения по стадии b) и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала по стадии a).

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов, технологии повышения эксплуатационных свойств полимеров с использованием дисперсных наполнителей.

Изобретение относится к частицам, демонстрирующим биполярные топоспецифические характеристики, и способу их получения. Предшественником указанных частиц являются частицы асимметричной глины 1:1 или 2:1:1, содержащие чередующиеся тетраэдрические и октаэдрические прослойки, завершающиеся тетраэдрической прослойкой на одной внешней поверхностной плоскости и октаэдрической прослойкой на другой внешней поверхностной плоскости.
Изобретение относится к способу получения слоистых наночастиц и к полученным в результате наночастицам. .
Изобретение относится к реагенту для обогащения руды, содержащему алкилгидроксамовую кислоту, представленную формулой R-C(=O)N(R )-OM, где R представляет собой линейный или разветвленный C2-C18алкил, R представляет собой Н и М представляет собой водород, и неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из этоксилированных спиртов, сложных эфиров, этоксилированных кислот, этоксилированных (алкил)фенолов, алканоламидов, сополимеров полиэтиленоксида и их смесей, где соотношение неионного поверхностно-активного вещества и алкилгидроксамовой кислоты составляет от 1:20 до 1:1 по весу, а также к способам селективного отделения примесей.
Изобретение относится к получению органофильных бентонитов (бентонов) и может быть использовано для получения лаков, красок, пластичных смазок, безводных формовочных смесей, буровых растворов на нефтяной основе и т.п.

Изобретение относится к композиту, применяемому для наполнения эластомеров в покрытиях, клеях, пеноматериалах, шинах и в строительстве и способу его производства. .

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

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

Изобретение относится к получению сорбентов для очистки растворов от ионов тяжелых металлов. Согласно способу нитраты алюминия, магния и натрия растворяют в азотной кислоте с добавлением этилового спирта, в полученную смесь вливают тетраэтоксисилан.
Наверх