DE4300996A1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft oberflächenmodifizierten Bentonit, der in Wasser oder
organischen Flüssigkeiten dispergierbar ist und ausgezeichnete Leistungen bei der Einstellung
rheologischer Werte zeigt.
Bentonit als Sediment hat eine komplizierte Zusammensetzung. Er ist hauptsächlich gebildet
aus Smectiten und freies Siliciumoxid enthaltenden Mineralien wie beispielsweise Quarz, α-
Cristobalit und Opal, Silicatmineralien wie beispielsweise Feldspat, Glimmer und Zeolith,
Carbonaten oder Sulfaten von Erdalkalimetallen wie beispielsweise Calcit, Dolomit und Gips
und außerdem Eisenverbindungen und Humus.
Da Bentonitgestein, das von Bentonitsediment abgebaut wird, üblicherweise einen
Wassergehalt von 15 bis 35% hat, wird es zuerst gebrochen und in der Sonne oder in
heißer Luft getrocknet, wobei man Bentonitgestein mit einem Wassergehalt von 5 bis 10%
erhält. Das getrocknete Bentonitgestein wird mittels einer Reibe-Mahl-Vorrichtung wie
beispielsweise mittels einer Zentrifugenwalzenmühle oder mittels einer Stoßmühle wie
beispielsweise einer Hammermühle pulverisiert. Das resultierende Bentonitpulver wird
verbreitet in verschiedenen industriellen Bereichen verwendet, beispielsweise als Bindemittel
für Formsand, als Hauptkomponente einer Bohrflüssigkeit, wie sie beim Bohren nach
Ölquellen, beim Bohren nach Geothermalquellen oder beim Bohren nach heißen Quellen
eingesetzt wird, oder als Hauptmittel einer stabilisierenden Flüssigkeit, wie sie beim Bau
einer kontinuierlichen Diaphragmawand oder bei Erdbohrarbeiten in Industrie-Fabrikanlagen
verwendet wird. Wie oben erwähnt, hat Bentonit für diese Anwendungen grundsätzlich eine
Zusammensetzung, die auf der Zusammensetzung von natürlichem Bentonitsediment basiert,
das viele Nicht-Ton-Substanzen enthält.
Andererseits enthalten flüssige Feinchemikalien, die verbreitet in verschiedenen industriellen
Bereichen verwendet werden, wie beispielsweise Beschichtungen, Druckfarben und
Kosmetika, verschiedene natürliche oder chemische Substanzen zur Einstellung rheologischer
Werte. Gereinigtes Bentonitpulver, das durch Dispergieren von Bentonit in Wasser,
Entfernen ungünstiger Nicht-Ton-Substanzen durch spontane Sedimentation oder Abtrennung
durch Zentrifugieren und Trocknen des resultierenden, gereinigten Bentonitsols durch
Verdampfen erhalten wird, wird als Mittel zur Einstellung rheologischer Eigenschaften für
wäßrige Überzüge, wäßrige Emulsionen oder ähnliche wäßrige Kolloiddispersionsprodukte
verwendet.
Da das Bentonitpulver, das lediglich gereinigt wurde, nicht in organischen Lösungsmitteln
dispergiert werden kann, ist es nicht Mittel zur Einstellung rheologischer Eigenschaften
für flüssige Produkte geeignet, die ein organisches Lösungsmittel enthalten. Beispiele hierfür
sind Alkydharz-Überzüge oder andere Überzüge auf Basis eines synthetischen Harzes,
Druckfarben und Dichtungsmassen.
Der gereinigte Bentonit wird also organophil gemacht, indem man ihn mit einem quaternären
Ammoniumkation kombiniert (vgl. US-Patent 25 31 427), mit einer Zusammensetzung aus
einem quaternären Ammoniumkation und einer nichtionischen organischen Verbindung
kombiniert (vgl. japanisches Patent 2 44 306 entsprechend JP-B 3 018 (der Ausdruck JP-B,
wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, bedeutet eine geprüfte japanische
Patentveröffentlichung)) oder mit einer Kombination aus einem quaternären Ammoniumkation
und einem organischen Anion kombiniert (vgl. JP-A 57-1 11 371 (der Begriff JP-A, wie
er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, bedeutet eine ungeprüfte veröffentlichte
japanische Patentanmeldung)). Dies geschieht, damit ein solcher Bentonit als Mittel zur
Einstellung rheologischer Eigenschaften verwendet werden kann, das in organischen
Flüssigkeiten dispergiert werden kann.
Der oben beschriebene gereinigte Bentonit oder organophile modifizierte Bentonit weist
jedoch Nachteile auf, wie sie nachfolgend beschrieben werden.
Gereinigter Bentonit zeigt einzigartige rheologische Eigenschaften, die von denen
organischer (Hoch-)Polymere wie beispielsweise Carboxymethylcellulose, Poly-(natriumacrylat)
und Polyacrylamid verschieden sind. Da jedoch seine Leistung bei steigender
Viskosität im allgemeinen unzureichend ist, muß er in erheblicher Menge zugesetzt werden,
um eine ausreichende Wirkung bei steigender Viskosität zu erzielen. Dies führt zur Bildung
von verschiedenen unerwünschten Nebenwirkungen wie beispielsweise einer Beeinträchtigung
des Farbtons der Produkte. Dementsprechend ist die Menge an beigemengtem
gereinigtem Bentonit begrenzt.
Organophiler modifizierter Bentonit weist eine unzureichende Dispergierbarkeit in einem
Lösungsmittelsystem auf, das nur Kohlenwasserstoffe enthält. Es ist erforderlich, dem
Dispersionssystem eine adäquate Menge einer hochpolaren organischen Verbindung mit
niedrigem Molekulargewicht wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder Aceton zuzusetzen,
um einen organophilen modifizierten Bentonit zu erhalten, der ausreichend dispergiert ist.
Diese Verwendung ist jedoch nicht nur kompliziert, sondern schließt auch das Problem ein,
daß eine unvorteilhafte polare Verbindung in das System eingeführt werden sollte.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen modifizierten Bentonit bereitzustellen,
der in einem wäßrigen System dispergiert werden kann, um eine exzellente Wirkung bei
einer Erhöhung der Viskosität zu erzielen, die mit herkömmlichen gereinigten Bentonitprodukten
nicht erzielt wurde.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen organophilen modifizierten
Bentonit bereitzustellen, der leicht in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelsystem
dispergiert werden kann, um eine exzellente Wirkung bei der Erhöhung der Viskosität ohne
Anwendung einer hochpolaren organischen Verbindung zu erzielen.
Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, daß die oben genannten Aufgaben der
vorliegenden Erfindung durch einen gereinigten Bentonit gelöst werden, der mit einem
Alkyltrialkoxysilan behandelt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen modifizierten Bentonit, der in Wasser dispergiert
werden kann, um eine Rolle bei der Einstellung rheologischer Werte einer wäßrigen
Flüssigkeit zu spielen, wobei der modifizierte Bentonit erhalten wird, indem man Bentonit
wenigstens ein Alkyltrialkoxysilan, das durch Formel (I) wiedergegeben wird
R¹Si(OR²)₃ (I)
worin R¹ für eine gesättigte Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen steht und R² für
eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe steht, in
einer solchen Menge zusetzt, daß das resultierende Produkt eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit
in Wasser erhalten kann, und danach die Mischung in wasserfreier Atmosphäre rührt
und mahlt, um an einen Teil der Oberfläche der Bentonitteilchen eine Alkylsilylgruppe zu
addieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen modifizierten Bentonit, der leicht in einer
organischen Flüssigkeit dispergiert werden kann, um eine Rolle bei der Einstellung
rheologischer Eigenschaften einer organischen Flüssigkeit zu spielen, der dadurch erhalten
wird, daß man Bentonit
- (1) 1 bis 1,5 Equivalente bezogen auf die Kationenaustauschkapazität des Bentonits, eines quaternären Ammoniumkations, das durch Formel (II) wiedergegeben wird R³ · R⁴N⁺R⁵₂ (II)worin R³ für eine langkettige Alkylgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen steht, R⁴ für eine Methylgruppe, eine Benzylgruppe oder eine langkettige Alkylgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen steht und R⁵ für eine Methylgruppe steht, und
- (2) 0,5 bis 15 Gew.-Teile wenigstens eines Alykltrialkoxysilans, das durch Formel (I) wiedergegeben wird R¹Si(OR²)₃ (I)worin R¹ und R² jeweils die oben angegebene Bedeutung haben,
pro 100 Gew.-Teile des Bentonits zusetzt, um den Bentonit hydrophob zu machen.
Bentonit, der als Rohstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
ist im wesentlichen wasserfreier, gereinigter Bentonit, der dadurch erhalten wird, daß man
nicht-tonartige Substanzen aus einer Rohbentonitsuspension unter Anwendung einer
spontanen Sedimentation oder Abtrennung durch Zentrifugieren entfernt und ein gereinigtes
Bentonitsol gewinnt, das resultierende gereinigte Bentonitsol eindampft und letzten Endes
bei einer Temperatur von 150 bis 200°C trocknet.
Der modifizierte Bentonit, mit dem man eine ausgezeichnete Wirkung bei der Erhöhung der
Viskosität in einem wäßrigen Dispersionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung erzielen
kann, kann dadurch hergestellt werden, daß man gereinigten Bentonit in einer wasserfreien
Atmosphäre ein Alkyltrialkoxysilan der obigen Formel in solch einer Menge zusetzt, daß
dies bei dem resultierenden Produkt nicht dazu führt, daß es Wasser abstößt, und die
Mischung nach Rühren mahlt und dadurch eine Alkylsilylgruppe an einem Teil der
Oberfläche der Bentonitteilchen addiert.
Besondere Beispiele des Alkyltrialkoxysilans, das durch Formel (I) wiedergegeben wird, und
im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, schließen Methyltrimethoxysilan,
Methyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Butyltrimethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan,
Octyltriethoxysilan, Dodecyltriethoxysilan und Octadecyltriethoxysilan ein.
Unter den genannten Verbindungen sind Hexyltrimethoxysilan, Octyltriethoxysilan,
Dodecyltriethoxysilan und Octadecyltriethoxysilan bevorzugt.
Die Menge an Alkyltrialkoxysilan, das dem gereinigten Bentonit zugesetzt werden soll, läßt
sich experimentell entscheiden nach dem Grad Nichtwasserabstoßung, Benetzung mit Wasser
und Wasserdispergierbarkeit des letztlich erhaltenen modifizierten Bentonits. In den meisten
Fällen bewegt sich eine solche Menge im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-Teilen,
vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-Teilen und am meisten bevorzugt 1 bis 7 Gew.-Teilen
pro 100 Gew.-Teile Bentonit, obwohl dies nicht als Beschränkung zu verstehen ist.
Durch die Behandlung mit dem Alkyltrialkoxysilan wird eine Alkylsilylgruppe an die
hydrophilen Hydroxylgruppen addiert, die auf der Oberfläche von Bentonitteilchen
vorhanden sind, beispielsweise eine Silanolgruppe, um den Teil der Bentonitoberfläche
hydrophob zu machen. Die so modifizierten Bentonitteilchen bilden bei Dispergieren in
einem wäßrigen System plastische Strukturen aufgrund einer Assoziation der hydrophoben
Gruppen und erhöhen im Ergebnis erheblich die scheinbare Viskosität des wäßrigen Systems
und verleihen dem wäßrigen System vorteilhafte thixotrope Eigenschaften.
Der organophile modifizierte, eine Alkylsilylgruppe enthaltende Bentonit für organische
Flüssigkeiten, insbesondere Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelsysteme, gemäß der
vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise dadurch hergestellt, daß man ein Alkyltrialkoxysilan
in einer Lösung eines quaternären Ammoniumkations löst, die Lösung unmittelbar
einem gereinigten Bentonitsol unter Durchführung einer Reaktion zusetzt und anschließend
dehydratisiert, trocknet und pulverisiert. Der organophile modifizierte Bentonit kann auch
dadurch hergestellt werden, daß man den oben beschriebenen, mit einem Alkyltrialkoxysilan
behandelten Bentonit, der in einer wasserfreien Atmosphäre hergestellt wurde, in Wasser
redispergiert und danach der Dispersion ein quaternäres Ammoniumkation zusetzt. Die
zuletzt genannte Verfahrensweise ist jedoch nicht praktisch, da sie einen Schritt der erneuten
Dehydratisierung und erneuten Pulverisierung erfordert und damit die Kosten erhöht.
Besondere Beispiele des Alkyltrialkoxysilans, das bei der Herstellung des organophilen
modifizierten Bentonits verwendet werden kann, sind dieselben wie die, die bereits oben
aufgezählt wurden.
Die Menge an zugesetztem Alkyltrialkoxysilan bewegt sich im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-Teilen
pro 100 Gew.-Teile des Bentonits.
Das durch die oben gezeigte Formel (II) wiedergegebene quaternäre Ammoniumkation, das
im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann in Form eines
quaternären Ammoniumchlorids zugesetzt werden. Die Menge an zugesetztem quaternärem
Ammoniumkation, d. h. die Menge an zugesetztem quaternärem Ammoniumkation, bewegt
sich im Bereich von 1 bis 1,5 Equivalenten und vorzugsweise im Bereich von 1 bis 1,25
Equivalenten, bezogen auf die Kationenaustauschkapazität des Ausgangsbentonits.
Durch die oben beschriebene Behandlung mit dem quaternären Ammoniumkation und
Alkyltrialkoxysilan wird das Alkyltrialkoxysilan durch ein quaternäres Ammoniumsalz
solubilisiert, das eine Oberflächenaktivität aufweist, und unterliegt gleichzeitig einer
partiellen Hydrolyse unter Bildung eines Alkylsilylpolymers, das an die hydrophilen
Positionen auf der Oberfläche der Bentonitteilchen zusammen mit dem quaternären
Ammoniumkation addiert wird, um dadurch eine Behandlung herbeizuführen, mit der die
Bentonitoberfläche in einem solchen Ausmaß hydrophob gemacht wird, das bei Verwendung
eines quaternären Ammoniumkations allein nicht erhalten werden kann. Die resultierenden
modifizierten Bentonitteilchen lassen sich leicht in einer organischen Kohlenwasserstoff-
Flüssigkeit unter Bildung einer plastischen Struktur aufgrund einer Assoziation der
hydrophoben Teilchen dispergieren, wodurch dem organischen Flüssigkeitssysteme eine hohe
scheinbare Viskosität und vorteilhafte Eigenschaften verliehen werden können.
Bentonit, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, gehört zu den
Phyllosilikatmineralien, die eine dioktaedrische Struktur und/oder eine trioktaedrische
Struktur aufweisen und im wesentlichen ein Kationenaustauschkapazität haben. Derartige
Bentonite sind gewählt aus der aus Montmorillonit, Beidellit, Nontronit, Hectorit und
Saponit bestehenden Gruppe. Außerdem können die Bentonite künstliche Schichtensilikate
(Phyllosilikate) sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf Beispiele veranschaulicht.
Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele
beschränkt ist. Alle Prozentangaben und Teileangaben sind auf das Gewicht bezogene
Angaben, solange nicht anderes angegeben ist.
1 kg Bentonit, der in Wyoming, USA, hergestellt worden war, wurde in 50 kg deionisiertes
Wasser geschüttet. Man ließ ihn zum Quellen über Nacht stehen. Danach wurde die
Mischung 1 h in einer Dispergiervorrichtung dispergiert. Die resultierende Bentonitsuspension
wurde bei 4.000 Upm 10 Minuten lang zentrifugiert, und man gewann 43,5 kg des
überstehenden gereinigten Bentonitsols mit einem Feststoffgehalt von 1,03%.
Das gereinigte Bentonitsol wurde in einem Heißluftumlaufofen bei 100°C getrocknet, und
man erhielt einen schuppigen gereinigten Bentonit mit einem Wassergehalt von 6%. Der
schuppige, gereinigte Bentonit wurde in einer Bantam-Mühle (Hersteller: Hosokawa K. K.)
auf eine Teilchengröße von etwa 0,057 mm (250 mesh) gemahlen und 2 h bei 200°C
getrocknet. Man erhielt 425 g einer wasserfreien Bentonits.
50 g des wasserfreien Bentonits wurden in eine Keramiktopfmühle mit einem Volumen von
1.000 ml gegeben, und 1 g jedes des in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen
Alkyltrialkoxysilans wurde zugesetzt. Nach Verschließen ließ man die Mühle 30 Minuten
lang drehen und stellte so einen mit einem Alkyltrialkoxysilan modifizierten Bentonit her
(Proben 1 bis 8).
Jede der Proben 1 bis 8 und der nichtbehandelte, gereinigte Bentonit, der wie oben
beschrieben hergestellt worden war, wurden mit Wasser in einem Hamilton Beach-Mischer
(Hersteller: Hamilton Beach Inc.) dispergiert, und die rheologischen Eigenschaften der
wäßrigen Dispersionslösungen wurden mit einem Fann-Viskosimeter (Modell 35 SA′′,
Hersteller: Fann Instrument Corp.) bei 23°C gemessen. Die Thixotropie wurde ausgedrückt
als Verhältnis der scheinbaren Viskosität bei 300 Upm (V₃₀₀) zur scheinbaren Viskosität bei
600 Upm (V₆₀₀), d. h. V₃₀₀/V₆₀₀. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 1 offensichtlich ist, sind die wäßrigen Dispersionslösungen
der Proben 1 bis 8 den Proben mit nichtbehandeltem, gereinigtem Bentonit oder
mit kommerziell erhältlichem, gereinigtem Bentonit in Bezug auf die scheinbare Viskosität,
den Ausbeutewert und die Thixotropie deutlich überlegen. Außerdem spielt der mit
Alkyltrialkoxysilan modifizierte Bentonit gemäß der vorliegenden Erfindung eine
ausgzeichnete Rolle bei der Einstellung rheologischer Eigenschaften eines wäßrigen
flüssigen Systems.
In 20 kg deionisierten Wassers wurden 400 g Bentonit (hergestellt in Wyoming, USA)
gegossen. Man ließ die Mischung zum Quellen über Nacht stehen. Die Mischung wurde mit
einer Dispergiervorrichtung 1 h dispergiert. Die resultierende Bentonitsuspension ließ man
3 Tage stehen, um nicht-tonartige Substanzen zu sedimentieren. Das gereinigte Bentonitsol
(16 kg; Feststoffgehalt: 1,39%) der oberen Phase wurde durch Dekantieren erhalten.
In einen Becher aus nichtrostendem Stahl mit einem Volumen von 5.000 ml wurden 1.440 g
des gereinigten Bentonitsols (entsprechend 20 g wasserfreien Bentonits) gegeben. Das Sol
wurde unter Rühren mit einer Dispergiervorrichtung auf 60°C erwärmt.
Getrennt davon wurden 7,0 g Dimethyloctadecylbenzylammoniumchlorid in 70 ml
deionisierten Wassers bei 60°C gelöst, und 2,0 Teile Octadecyltriethoxysilan oder
Methyltrimethoxysilan pro 100 Teile Bentonit wurden außerdem in der Lösung unter Rühren
gelöst. Die Lösung wurde dem Bentonitsol zugesetzt, und die Mischung wurde 30 Minuten
lang gerührt. Danach wurde sie filtriert. Der Filterkuchen wurde mit Wasser gewaschen,
dehydratisiert, auf einen Wassergehalt von 5% getrocknet und in einer Bantam-Mühle
(Hersteller: Hosokawa K. K.) gemahlen (Proben 201 und 202). Die Kationenaustauschkapazität
des gereinigten Bentonits betrug 72 Milliequivalente pro 100 g. Das quaternäre
Ammoniumkation wurde in einer Menge von 83 Milliequivalenten pro 100 g Bentonit (d. h.
wasserfreien Bentonits) zugesetzt.
Die Proben 201 und 202 wurden mit verschiedenen, im Handel erhältlichen organophilen
modifizierten Bentonitprodukten, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt sind, in
Bezug auf Quellbarkeit in Toluol und rheologische Eigenschaften nach Dispersion in Toluol
verglichen. Die Quellbarkeit wurde dadurch gemessen, daß man 100 ml Toluol in einen
Meßzylinder goß, 2,0 g einer Testprobe zusetzte und das Gesamtvolumen nch 24 h bei 20°C
maß. Die Viskosität wurde durch Dispergieren von 3,0 g einer Testprobe in 150 g
Toluol in einem Homogenizer bei 10.000 Upm für eine Zeit von 2 Minuten und unmittelbar
daran anschließendes Messen der scheinbaren Viskosität bei 6 Upm oder 60 Upm (V₆ oder
V₆₀) bei 20°C mit einem Viskosimeter des BL-Typs gemessen. Die Thixotropie wurde als
Verhältnis V₆/V₆₀ ausgedrückt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 2 offensichtlich ist, weist der mit einem Alkyltrialkoxysilan
modifizierte Bentonit gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Quellbarkeit,
eine höhere scheinbare Viskosität und ausreichende thixotrope Eigenschaften allein in Toluol
im Vergleich mit jedem beliebigen der herkömmlichen, im Handel erhältlichen organophilen
modifizierten Betonitprodukt auf. Das Produkt gemäß der Erfindung spielt daher eine
ausgezeichnete Rolle bei der Einstellung rheologischer Eigenschaften eines Kohlenwasserstoff-
Lösungsmittelsystems.
Wie oben beschrieben und gezeigt wurde, stellt die vorliegende Erfindung einen modifizierten
Bentonit bereit, der durch Behandeln von Bentonit mit einem Alkyltrialkoxysilan erhalten
wurde, um einen Teil der Oberfläche des Bentonits hydrophob zu machen, ohne eine
Abstoßung in Wasser hervorzurufen. Dieser Bentonit erhöht bei Dispergieren in einer
wäßrigen Flüssigkeit die scheinbare Viskosität der wäßrigen Flüssigkeit erheblich und spielt
damit eine ausgezeichnete Rolle bei der Einstellung rheologischer Eigenschaften.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem einen organophilen modifizierten Bentonit bereit,
der durch Behandeln von Bentonit mit einem quaternären Ammoniumkation und einem
Alkyltrialkoxysilan erhalten wurde. Dieser Bentonit zeigt eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit
in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelsystem wie beispielsweise Toluol und spielt
damit eine ausgezeichnete Rolle bei der Einstellung rheologischer Eigenschaften eines
solchen Systems.
Der modifizierte Bentonit gemäß der vorliegenden Erfindung befriedigt das Bedürfnis nach
Einstellung rheologischer Eigenschaften, wie sie für verschiedene flüssige Industrieprodukte
essentiell ist, und zwar entweder wäßrige oder organische Produkte, wie beispielsweise
Beschichtungsmittel, Druckfarben, keramische Aufschlämmungen, Abdichtmassen und
Kosmetika.
Die Erfindung wurde oben im einzelnen und unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele
beschrieben. Für einen Fachmann in diesem Bereich der Technik ist es jedoch offensichtlich,
daß verschiedene Abwandlungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne
vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (7)
1. Modifizierter Bentonit, der in Wasser dispergiert werden kann, um eine Rolle bei der
Einstellung rheologischer Eigenschaften einer wäßrigen Flüssigkeit zu spielen, wobei der
modifizierte Bentonit erhalten wird, indem man einem Bentonit wenigstens ein Alkyltrialkoxysilan,
das durch Formel (I) wiedergegeben wird
R¹Si(OR²)₃ (I)worin R¹ für eine gesättigte Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen steht und R² für
eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe steht, in
einer solchen Menge zusetzt, daß das resultierende Produkt eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit
in Wasser erhalten kann, und danach die Mischung in wasserfreier Atmosphäre rührt
und pulverisiert, um eine Alkylsilylgruppe an einen Teil der Oberfläche der Bentonitteilchen
zu addieren.
2. Modifizierter Bentonit nach Anspruch 1, worin der Bentonit gereinigter, wasserfreier
Bentonit ist, der dadurch hergestellt wurde, daß man nicht-tonartige Substanzen aus einer
wäßrigen Bentonitsuspension unter Anwendung spontaner Sedimentation oder Abtrennung
durch Zentrifugieren entfernt und das resultierende gereinigte Bentonitsol trocknet.
3. Modifizierter Bentonit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Alkyltrialkoxysilan
in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Bentonit eingesetzt wird.
4. Modifizierter Bentonit, der leicht in einer organischen Flüssigkeit dispergiert werden
kann, um eine Rolle bei der Einstellung rheologischer Werte der organischen Flüssigkeit zu
spielen, der erhalten wird, indem man Bentonit
- (1) 1 bis 1,5 Equivalente, bezogen auf die Kationenaustauschkapazität des Bentonits, eines quaternären Ammoniumkations, das durch Formel (II) wiedergegeben wird R³ · R⁴N⁺R⁵₂ (II)worin R³ für eine langkettige Alkylgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen steht, R⁴ für eine Methylgruppe, eine Benzylgruppe oder eine langkettige Alkylgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen steht und R⁵ für eine Methylgruppe steht, und
- (2) 0,5 bis 15 Gew.-Teile wenigstens eines Alkyltrialkoxysilans, das durch Formel (I) wiedergegeben wird R¹Si(OR²)₃ (I)worin R¹ für eine gesättigte Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen steht und R² für eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe steht,
pro 100 Gew.-Teile des Bentonits zusetzt, um den Bentonit hydrophob zu machen.
5. Modifizierter Bentonit nach Anspruch 4, worin der Bentonit ein gereinigtes Bentonitsol
ist, das durch Entfernen nicht-tonartiger Substanzen aus einer wäßrigen Bentonitsuspension
unter Anwendung spontaner Sedimentation oder Abtrennung durch Zentrifugieren hergestellt
wird, und das quaternäre Ammoniumkation und das Alkyltrialkoxysilan dem Sol in Form
einer wäßrigen Lösung zugesetzt werden.
6. Modifizierter Bentonit nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, worin das quaternäre
Ammoniumkation in Form eines quaternären Ammoniumchlorids zugesetzt wird.
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Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE511755C2 (sv) * | 1994-03-22 | 1999-11-22 | Folke Karlsson | Förfarande för skyddsbehandling av konstruktioner av mineraliska material, medel för utförande av förfarandet samt användning därav |
US5824226A (en) * | 1994-12-21 | 1998-10-20 | Loyola University Of Chicago | Silane-modified clay |
JPH08208218A (ja) * | 1995-02-01 | 1996-08-13 | Houjiyun Kogyo Kk | 易分散性ベントナイト |
WO1999023162A1 (fr) * | 1997-10-30 | 1999-05-14 | Kaneka Corporation | Compositions de resines de polyester et leur procede de preparation |
JP4822591B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2011-11-24 | クニミネ工業株式会社 | 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 |
JP2005264326A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-29 | Nippon Paint Co Ltd | 表面調整剤及び表面調整方法 |
JP5456223B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2014-03-26 | 日本ペイント株式会社 | 表面調整剤調製用の濃厚液、表面調整剤及び表面調整方法 |
CN1657652B (zh) * | 2004-02-20 | 2011-05-11 | 日本油漆株式会社 | 表面调整剂及表面调整方法 |
DE102004024676A1 (de) * | 2004-05-18 | 2005-12-15 | Süd-Chemie AG | Filmförmige sorbenshaltige Zusammensetzungen |
US9714371B2 (en) | 2005-05-02 | 2017-07-25 | Trican Well Service Ltd. | Method for making particulate slurries and particulate slurry compositions |
US7723274B2 (en) * | 2005-05-02 | 2010-05-25 | Trican Well Service Ltd. | Method for making particulate slurries and particulate slurry compositions |
JPWO2007013626A1 (ja) * | 2005-07-29 | 2009-02-12 | 日本ペイント株式会社 | 表面調整剤及び表面調整方法 |
CN101049943B (zh) * | 2007-03-09 | 2010-05-19 | 广西大学 | 有机酸膨润土及其制备方法 |
US8236738B2 (en) | 2007-04-26 | 2012-08-07 | Trican Well Service Ltd | Control of particulate entrainment by fluids |
JP2009013363A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Cci Corp | コーティング組成物 |
JP2009023874A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Hojun:Kk | 耐熱性易分散性有機粘土およびその製造方法 |
CN102000541B (zh) * | 2010-11-22 | 2013-04-10 | 广西大学 | 一种海绵状膨润土基复合吸附材料及其制备方法 |
US8852332B2 (en) * | 2012-07-26 | 2014-10-07 | Js3D Technology Company Limited | Synthetic modifier for hot asphaltic mixes for road paving and method of making same |
EP2690067B1 (de) | 2012-07-27 | 2019-03-20 | Latvijas Universitate | Mechanochemisches Verfahren zum Erhalten von Organotonen aus Smektitton |
CA2889374A1 (en) | 2014-04-25 | 2015-10-25 | Trican Well Service Ltd. | Compositions and methods for making aqueous slurry |
CA2856942A1 (en) | 2014-07-16 | 2016-01-16 | Trican Well Service Ltd. | Aqueous slurry for particulates transportation |
CA2880646A1 (en) | 2015-01-30 | 2016-07-30 | Trican Well Service Ltd. | Composition and method of using polymerizable natural oils to treat proppants |
US10081751B2 (en) * | 2016-04-01 | 2018-09-25 | Saudi Arabian Oil Company | Modification of bentonite properties for drilling fluids |
CN109279616A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-01-29 | 包头稀土研究院 | 改性膨润土的制备方法 |
CN113388382B (zh) * | 2020-03-12 | 2022-10-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种高分子改性膨润土稳泡剂及其制备方法 |
CN113563595B (zh) * | 2021-07-14 | 2023-06-06 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种膨润土接枝剂及其制备方法与应用 |
CN116410710B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-05-03 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种复合型抗高温冲洗隔离液悬浮剂及其制备方法与应用 |
CN115231581B (zh) * | 2022-07-13 | 2023-08-18 | 中国地质大学(武汉) | 一种去除膨润土中方石英并同步制备医药级蒙脱石的方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4874728A (en) * | 1987-03-26 | 1989-10-17 | United Catalyst Inc. | Organophilic clay modified with silane compounds |
US5110501A (en) * | 1980-10-03 | 1992-05-05 | Southern Clay Products, Inc. | Process for manufacturing organoclays having enhanced gelling properties |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2531427A (en) * | 1946-05-03 | 1950-11-28 | Ernst A Hauser | Modified gel-forming clay and process of producing same |
US4287086A (en) * | 1975-05-02 | 1981-09-01 | Nl Industries, Inc. | Viscous organic systems containing an organophilic clay gellant without an organic dispersant therefor |
EP0002900B1 (de) * | 1977-12-23 | 1982-11-24 | The British Petroleum Company p.l.c. | Herstellungsmethode von Aluminosilikaten und deren Verwendung als Katalysatoren und Katalysatorträger |
US4402881A (en) * | 1980-11-12 | 1983-09-06 | International Minerals & Chem. Corp. | Method of making organophilic clays |
US4412018A (en) * | 1980-11-17 | 1983-10-25 | Nl Industries, Inc. | Organophilic clay complexes, their preparation and compositions comprising said complexes |
US4474705A (en) * | 1981-12-17 | 1984-10-02 | The Sherwin-Williams Company | Process for the preparation of organophilic clays |
US4469639A (en) * | 1982-04-28 | 1984-09-04 | Georgia Kaolin Company, Inc. | Preparation of organically modified smectites by treatment with methyl benzyl dialkyl ammonium halide |
US4474706A (en) * | 1982-08-30 | 1984-10-02 | The Sherwin-Williams Company | Process for the preparation of organophilic clays |
US4528038A (en) * | 1984-06-28 | 1985-07-09 | General Electric Company | Organoaluminosiloxane coating compositions and coated substrate |
-
1992
- 1992-03-09 JP JP4085055A patent/JPH0723211B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-31 GB GB9227146A patent/GB2264938B/en not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-01-11 US US08/003,049 patent/US5292908A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-15 DE DE4300996A patent/DE4300996B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5110501A (en) * | 1980-10-03 | 1992-05-05 | Southern Clay Products, Inc. | Process for manufacturing organoclays having enhanced gelling properties |
US4874728A (en) * | 1987-03-26 | 1989-10-17 | United Catalyst Inc. | Organophilic clay modified with silane compounds |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2264938A (en) | 1993-09-15 |
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