專利名稱：一種活性納米高嶺土的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高嶺土的制備方法，具體涉及一種活性納米高嶺土的制備方法。
背景技術：
高嶺土存儲量豐富且是一種環(huán)境友好的天然礦物材料，可用作有機聚合物填料， 能提高聚合物氣密性和拉伸強度；還可用于涂布造紙，能提高紙張遮蓋性和光澤度。由于高嶺土是Al-O(OH)八面體和Si-O四面體組成的1:1型層狀結構的水合硅酸鹽礦物，層間通過氫鍵連接，層內離子飽和，可交換陽離子較少，因此，使得納米高嶺土的制備相對于其他層狀材料來說，技術較為復雜?，F(xiàn)有制備納米高嶺土的方法有物理研磨和 /或小分子化學插層法。采用物理研磨法，若研磨時間控制不當，容易破壞高嶺土的晶形結構，再則，物理制備時間長(數(shù)小時甚至數(shù)十小時)，以致所需能耗較高；采用小分子化學插層法具有插層劑用量多、反應時間長等缺點。另外，采用以上方法制備的納米高嶺土活性點較少，不利于提高高嶺土與聚合物的相容性。
發(fā)明內容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術存在的缺點與不足，提供一種活性納米高嶺土的制備方法。 本發(fā)明在一定溫度下采用化學插層方法，再用高能量密度陶瓷珠磨機超細研磨有效制備納米聞嶺土 ；然后酸洗納米聞嶺土，以提聞活性，得到具有聞比表面積和納米粒級的活性聞嶺土。本發(fā)明所采用的技術方案
一種活性納米高嶺土的制備方法，包括如下步驟
(1)將高嶺土原料與尿素溶液混合后添加分散劑，攪拌均勻后在溫度為60°C 90°C的條件下反應3h 12h，然后經(jīng)高能量密度陶瓷珠磨機物理超細研磨1-2小時后得到納米高嶺土，
(2)將(I)中的納米高嶺土與水配成固含量為10%的漿液，并向漿液中加入硫酸后，在溫度為95°C的條件下反應4h，
(3)將(2)中反應后的漿液水洗至pH=4.0，
(4)將(3)中的漿液通過采用溶劑置換法干燥后得到活性納米高嶺土。所述步驟(4)中采用溶劑置換法干燥后，將干燥產(chǎn)品在大于120°C的條件下除去殘余正丁醇。所述步驟(2)中的硫酸為濃硫酸，硫酸加入量與高嶺土原料的質量比為I :2 20。所述高嶺土原料、尿素、水的質量比為I :0. 2 0. 5 :1。所述分散劑的加入量為高嶺土原料質量的1.5%。所述上述方法制備得到一種比表面積大于120m2/g，片層厚度為20-50納米的活性納米高嶺土。所述分散劑米用有機分散劑或六偏磷酸鈉。
所述上述方法以尿素為化學插層劑。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在于采用一種高能量密度/近“零”污染的陶瓷珠磨機對化學插層后的高嶺土進行有效超細研磨，在相對較短時間內制備納米高嶺土 ；并酸洗活化納米高嶺土，使高嶺土比表面積增大，高嶺土表面活性點數(shù)量增多。因此，本發(fā)明優(yōu)點是制備方法節(jié)能，制備效果顯著，操作工藝簡單。
圖I是實施例2中的活性納米高嶺土的掃描電子顯微鏡圖。
具體實施例方式實施例中分散劑為法國產(chǎn)有機分散劑(WF-211);磨機和攪拌機分別為深圳市叁星飛榮機械有限公司型號為ws-o. 3L高能量密度陶瓷珠磨機(陶瓷攪拌輪轉速為2500rpm， 研磨介質為珠徑O. 4-0. 5 mm的氧化鋯陶瓷珠)和型號為SDF400高速分散攪拌機；分散機為臺灣榮聰公司型號RT-04分散機，轉速IOOOOrpm ;比表面積和特征粒徑測試儀器分別為美國Micromeritics公司FlowSorb II型比表面積儀和SediGraph III型X光沉降粒度儀。實施例I
取高嶺土原料100g，加入溶有20g尿素的100 mL水溶液中，添加I. 5g分散劑后攪拌均勻，在90°C反應3h后，使尿素小分子能與高嶺土顆粒作用，采用高能量密度陶瓷珠磨機研磨lh，得到納米高嶺土。將制得納米高嶺土與水配成固含量為10%的漿液，向漿液中加入占高嶺土質量的5%的濃硫酸，充分攪拌后在95°C下反應4h，反應結束后水洗高嶺土漿液至 pH=4. O。離心分離或抽濾制備高嶺土泥餅，將泥餅與一定量正丁醇混合均勻，溶劑置換法除去高嶺土中水分(溫度由93°C升高至117°C止)，共沸產(chǎn)品在125°C條件下干燥一段時間除去正丁醇并于高速分散機中分散即可制得活性納米高嶺土即產(chǎn)品I。實施例2
取高嶺土原料100g，加入溶有30g尿素的IOOml水溶液中，添加I. 5g分散劑后攪拌均勻，在60°C反應8h后用高能量密度陶瓷珠磨機在相同參數(shù)下研磨I. 5h，得到納米高嶺土。 將得到的納米高嶺土配成固含量10%的漿料，加入占高嶺土質量50%的濃硫酸，充分攪拌后在95°C反應4h。反應結束后用清水洗滌至高嶺土漿液pH=4. 0，離心分離或抽濾制備高嶺土泥餅，將泥餅與一定量正丁醇混合均勻，溶劑置換法(共沸蒸餾)除去高嶺土中水分(溫度由 93°C升高至117°C止)。共沸產(chǎn)品在125°C條件下干燥除去正丁醇并置于高速分散機分散制備得到活性納米高嶺土即產(chǎn)品2。實施例3
取高嶺土原料100g，加入溶有50g尿素的IOOml水溶液中，添加I. 5g分散劑后攪拌均勻，在75°C保持12h后用磨機研磨2h，制得納米高嶺土。將制得的納米高嶺土配成固含量 10%的漿料，加入占高嶺土質量30%的濃硫酸，充分攪拌后在95°C保持4h。反應結束后用清水洗滌至高嶺土漿液pH為4. 0，并通過離心分離或抽濾制備高嶺土泥餅，將高嶺土泥餅與一定量正丁醇混合均勻后采用溶劑置換法除去高嶺土中泥餅中水分。將除去水分的高嶺土泥餅在125°C條件下干燥除去正丁醇并經(jīng)高速分散機分散制備得到活性納米高嶺土即產(chǎn)品
實施例2中得到的納米高嶺土掃描電子顯微鏡SEM圖見附圖1，從圖中可知，顆粒邊緣尺寸最小達到20-50nm，分散良好；所述產(chǎn)品I、產(chǎn)品2、產(chǎn)品3的高嶺土比表面積和特征粒徑式C1測試結果見表I;
表I不同高嶺土產(chǎn)品的比表面積和特征粒徑
樣品比表面積/m2/g特征粒徑‘/nm高嶺土原料18. 461500產(chǎn)品I121. 86400產(chǎn)品2130. 54280產(chǎn)品3127. 42300
從表中可以看出，本方法制備得到的活性納米高嶺土相對高嶺土原料，顆粒粒徑大幅減小，高嶺土粉體比表面積增大近5 6倍，所以用這種方法能制備出高比表面積和納米粒徑的活性高嶺土。
權利要求
1.一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將高嶺土原料加入溶有尿素的水溶液中，并添加分散劑，攪拌均勻后在溫度為 60°C 90°C的條件下反應3h 12h，然后物理研磨1-2小時后得到納米高嶺土 ；(2)將(I)中的納米高嶺土與水配成固含量為10%的漿液，并向漿液中加入硫酸后在溫度為95V反應4h;(3)將(2)中反應后的漿液水洗至ρΗ=4·O ；(4)將(3)中的漿液通過采用溶劑置換法干燥后得到活性納米高嶺土。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述步驟(4) 中采用溶劑置換法干燥后，將干燥產(chǎn)品在大于120°C的條件下除去正丁醇。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述步驟(2) 中的硫酸為濃硫酸，硫酸加入量與高嶺土原料的質量比為I :2 20。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述高嶺土原料、尿素、水的質量比為I :(0. 2 O. 5) :1。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述物理研磨采用高能量密度陶瓷珠磨機。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述分散劑的加入量為高嶺土質量的I. 5%。
7.根據(jù)權利要求I或6所述的一種活性納米高嶺土的制備方法，其特征在于所述分散劑采用有機分散劑或六偏磷酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活性納米高嶺土的制備方法。本方法包括如下步驟在一定溫度下采用化學插層方法，并通過有效物理超細研磨得到納米高嶺土，再利用酸洗工藝活化高嶺土，通過溶劑置換干燥法制備高活性、高比表面積的活性納米高嶺土。
文檔編號B82Y40/00GK102602950SQ201210066450
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者杜艷艷, 潘志東, 王燕民 申請人:華南理工大學