Способ получения силанизированного органофильного бентонита

Изобретение относится к способу органомодифицирования бентонитовой глины, которая используется в качестве наполнителя для получения полимерных композиционных материалов. Известен способ получения органофильного бентонита путем перемешивания бентонитового порошка и водного раствора четвертичной аммониевой соли (ЧАС) при соотношении 10:(0,5-0,7) в течение 10 минут, отстаивания смеси в течение 12 ч при комнатной температуре, высушивания бентонита. [Патент РФ 2393185, опубл. 27.06.2010]. Недостатком данного изобретения является использование ЧАС, которые выгорают в процессе производства полимерных композитов и снижают качество конечного продукта. Известен способ получения органомодифицированного монтмориллонита с повышенной термической стабильностью путем получения немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита, включающий подготовку исходного сырья, просев, диспергирование бентонитового порошка в водной среде, дополнительную химическую обработку, сушку и помол готовой продукции, последующий процесс органомодификации ЧАС. [Патент РФ 2519174, опубл. 10.06.2014]. Недостатком данного способа является трудоемкость, сложность и многостадийность процесса. В качестве прототипа принят способ получения органофильного бентонита, включающий смешение (гомогенезация) бентонита и раствора ЧАС - диалкилбензилметиламмоний хлорида с алкильными углеводородными радикалами C14-C22 в низкомолекулярном спирте при массовом соотношении бентонита и соли 10:4,5-10:6,5. Далее полученную смесь перемешивают при температуре 60-80°C в течение 30 минут. После этого органобентонит подвергают сушке и перемалыванию [Патент РФ 2563477, опубл. 20.09.2015]. Недостатком данного способа является необходимость введения ЧАС в количестве, соответствующем массовому соотношению бентонита и соли 10:4,5-10:6,5., а также использование ЧАС в качестве органомодификатора, характеризующихся низкой термостойкостью. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение термостабильности получаемого органомодифицированного порошкообразного бентонита за счет использования эффективного органомодификатора, а также снижение количества органомодификатора в процессе органомодификации. Технический результат достигается за счет предлагаемого способа, заключающегося в том, что сначала готовят суспензию бентонита в растворе на основе воды и этанола в течение 30 мин, далее отдельно готовят раствор силана в низкомолекулярном спирте в течение 30 мин, после этого полученные растворы смешивают при температуре 60-80°C в течение 2 часов. Суспензию природного бентонита при комнатной температуре приготавливают путем перемешивания бентонитового порошка в растворе воды и этанола до получения однородной суспензии в течение 30 мин. Далее отдельно готовят раствор силана в низкомолекулярном спирте (метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол и т.д.) путем перемешивания в течение 30 мин с целью равномерного распределения силана в объеме спирта. После этого полученные растворы смешивают друг с другом и продолжают перемешивание при температуре 60-80°C в течение 2 часов. После этого суспензию промывают этанолом, сушат до постоянной массы при температуре 105-110оС и измельчают. Использование силана в качестве органомодификатора обеспечиает образование ковалентной связи между поверхностью бентонита и гидрофобным компонентом силана. Органомодификация бентонита с применением силана обеспечивает повышенную термостабильность по сравнению с обычным ЧАС (фиг.1). При этом органосилан прочно и необратимо закрепляется на поверхности глины и исключает возможность выгорания силана в процессе производства полимерных композитов. Также силаны служат ключевым звеном для улучшения межфазного взаимодействия между силилированным бентонитом и полимером благодаря понижению поверхностной энергии глины в результате прививки силана, что позволяет лучше диспергировать наночастицы бентонита в полимерной матрице.