一种二氧化硅／层状无机粘土复合粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无机粉末，涉及塑料改性技术领域。所述二氧化硅／层状无机粘土复合粉末，包含有层状无机粘土和二氧化硅，其中层状无机粘土和二氧化硅的重量比为１０∶９０～９０∶１０。通过将层状无机粘土悬浮液和纳米级二氧化硅粉末悬浮液或硅溶胶在液体状态下混合均匀，然后经喷雾干燥制得所述的复合粉末。将该复合粉末能够提高塑料刚性等力学性能，同时具有不产生不良气味、颜色稳定的特点，是一种理想的热塑性树脂的力学性能改性剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机粉末，进一步地说，是涉及一种用于塑料改性
的无 机粘土与二氧化硅复合而成的粉末及其制备方法。
技术介绍
无机粘土大多数是具有片层状结构的天然矿物，一般来说其片层平均厚度为Inm 左右。无机粘土在机械、冶金、钻探、石油化工等多个行业中有着广泛应用。其中具有高度离 子交换能力的层状无机粘土如钠基蒙脱土在聚合物领域中作为塑料的增强改性剂应用已 为人们所熟知。在这类应用中，需要将粘土原土用有机插层剂(通常为带有长链的季铵盐) 进行离子交换处理，也称为有机化处理，而得到有机改性粘土，以便于粘土片层在聚合物基 体中分散。将此类改性的有机粘土应用于聚酰胺树脂中可有效地提高树脂的机械强度和耐 热性，参见美国专利US 4, 739, 007,US 4, 810, 734,US 5，385，776。对于非极性的聚烯烃类 树脂如聚丙烯也可以使用有机粘土来提高力学性能，例如，中国专利ZL 00105494. 5公开 了一种将有机蒙脱土与无机刚性粒子及聚丙烯通过熔融共混的方法来制备增强聚丙烯复 合材料。该方法直接采用商品化的有机蒙脱土为原料与经表面处理的超细无机粒子(1000 目以上)和聚丙烯经双螺杆挤出机共混后可得到增强聚丙烯。中国专利ZL 001046 . 1公 开了一种采用溶液混合制备聚丙烯/有机粘土复合材料方法。首先将蒙脱土用长链季铵盐 进行离子交换处理得到有机化的蒙脱土，然后加入二甲苯升温至130°C再加入聚丙烯溶解， 然后加入接枝单体、引发剂进行反应，最后将溶液倒入沉淀剂中沉淀并干燥，得到经聚丙烯 /粘土纳米复合材料。以上这些粘土在聚合物中的应用均采用了将粘土通过有机插层剂进行改性的方 法，即都需要先将无机粘土进行有机化处理。而应用的方法一般也以熔融共混为最主要方 法，因为该方法简单易于实现工业化生产。但是由于目前普遍采用的长链季铵盐类插层剂 的耐热性不佳，在聚合物熔融挤出过程中容易发生热分解，因此会在聚合物熔融加工过程 中带来变色、产生气味等不良后果，目前还没有很好的解决方法。
技术实现思路
本专利技术尝试采用无机纳米二氧化硅粒子作为层状无机粘土片层的隔离物，制备出 一种不需要有机化处理的无机纳米粒子复合粉末，该粉末不含有机组分、具有良好的耐热 性，在加工过程中不变色，可用于提高塑料如聚丙烯等树脂的刚性，在相同的添加量下，具 有与有机改性蒙脱土相当或更高的力学性能。因此，本专利技术的目的是提供一种由层状无机粘土和纳米二氧化硅粒子复合而成的 复合粉末。本专利技术所述的一种二氧化硅/层状无机粘土复合粉末，包含有层状无机粘土和二 氧化硅。所述层状无机粘土与二氧化硅的重量比为10 90 90 10，优选为25 75 75 25。以上所述层状无机粘土，是具有片层结构的无机粘土，可采用现有技术中的各种 层状无机粘土。优选自以下粘土中的至少一种蒙脱土、高岭土、蛭石、沸石或皂石。所述的 无机粘土在水中可以形成溶胶或悬浮液。本专利技术所述的这种层状无机粘土和二氧化硅复合而成的复合粉末，其中层状无机 粘土的片层和二氧化硅的粒子为相隔离的分散状态其中片状的粘土片层和球形的二氧化 硅粒子相互隔离，二氧化硅粒子起到了对粘土片层进行“插层”的作用。因为这种特殊的 插层状态，将该复合粉末应用于改性塑料领域，其易于分散在塑料母体中，能够提高塑料刚 性等力学性能。由于不含有长链季铵盐类的有机插层剂，因此在与塑料进行熔体共混加工 过程中，具有不产生不良气味、颜色稳定的特点，是一种理想的热塑性树脂的力学性能改性 剂。本专利技术的另一目的是提供所述的二氧化硅/层状无机粘土复合粉末的制备方法。本专利技术的无机纳米粒子复合粉末中片状的粘土片层和球形的二氧化硅粒子的相 互隔离的状态是由其制备方法所决定的。本专利技术通过将无机粘土悬浮液和纳米级二氧化硅 粉末的悬浮液，或者硅溶胶在液体状态下混合均勻，使片状的粘土片层和球状的二氧化硅 粒子在水中保持互相隔离分散的状态，然后经喷雾干燥，通过将混合液中的水快速干燥而 使粘土片层和二氧化硅球状粒子的互相隔离分散的状态能够快速固定下来。具体来讲，本专利技术所述的二氧化硅/层状无机粘土复合粉末的制备方法，包含有 以下步骤a、将所述层状无机粘土与水配制成层状无机粘土悬浮液；b、将所述二氧化硅粉末与水配制成二氧化硅悬浮液，按量将二氧化硅悬浮液与步 骤a制得的层状无机粘土悬浮液混合均勻，得到混合液；或者按量将硅溶胶与步骤a制得的层状无机粘土悬浮液混合均勻，得到混合液；C、再将所得到的混合液喷雾干燥，得到所述二氧化硅/层状无机粘土复合粉末。以上方法步骤a中所述的水优选为蒸馏水。蒸馏水中不含离子，更有利于无机粘 土的片层在悬浮液中的分散。以上方法步骤a和步骤b中，制备层状无机粘土悬浮液或制备二氧化硅悬浮液的 方法可采用现有技术中各种制备悬浮液的方法及设备，一般可将层状无机粘土或二氧化硅 粉末与水通过高剪切乳化机配制成一定浓度的悬浮液。无机粘土悬浮液的浓度以加入粘土 充分分散后仍能保持流动性为宜，一般约为5% 20% Wt0 二氧化硅悬浮液的浓度也是以 加入粘土充分分散后仍能保持流动性为宜，一般约为5 20% Wt0以上方法步骤b中所述二氧化硅粉末的粒子平均粒径为5 lOOnm，优选为5 50nmo以上方法步骤b中所述硅溶胶(mSiA · IiH2O)是粒径范围为10-20nm的二氧化硅 微粒分散在水中形成的稳定悬浮液。本专利技术所述的硅溶胶可采用现有技术中的各种硅溶胶产品 ο本专利技术复合粉末的制备方法步骤b中所述的层状无机粘土悬浮液中所含层状无 机粘土的重量(即层状无机粘土悬浮液干重)与二氧化硅悬浮液中所含二氧化硅的重量 (二氧化硅悬浮液干重)之比为10 90 90 10，优选为25 75 75 25 ；或者所述 的层状无机粘土悬浮液中所含层状无机粘土的重量与硅溶胶中所含二氧化硅的重量(硅溶胶干重)之比为10 90 90 10，优选为25 75 75 25。以上步骤b中将二氧化硅悬浮液或硅溶胶与层状无机粘土悬浮液的混合可采用 现有技术中各种混合设备来进行，如高速搅拌机、高剪切分散乳化机、磁力搅拌机等。以上步骤c中的喷雾干燥方法可采用现有技术中通用的喷雾干燥设备，其喷雾干 燥的工艺条件也采用常规条件，一般进口温度可以控制在140-160°C，出口温度可以控制在 50-70 O。本专利技术所述的二氧化硅/层状无机粘土复合粉末可应用于改性塑料，可采用常规 的共混设备和常规工艺条件。如果需要，还可适量加入其他塑料加工助剂和增容剂。将该 复合粉末能够提高塑料刚性等力学性能，同时具有不产生不良气味、颜色稳定的特点，是一 种理想的热塑性树脂的力学性能改性剂。而且本专利技术所述的复合粉末的制备方法也简单、 简便，易于操作，适合工业推广。具体实施例方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。实施例1 将钠基蒙脱土(河北张家口清河化工厂生产，片层平均厚度Inm)与水按5wt%的 浓度混合，经高剪切分散机(FLUK0生产、型号FA2Q分散并放置一周以上，然后再一次通过 高剪切分散机分散得到稳定的钠基蒙脱土悬浮液。悬浮液中钠基蒙脱土的片层间充分剥 离。将分散好的蒙脱土悬浮液与硅溶胶(青岛化工厂生产、牌号ZA-25、SiO2浓度25wt%、 粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅／层状无机粘土复合粉末，包含有层状无机粘土和二氧化硅，其中所述层状无机粘土与二氧化硅的重量比为１０∶９０～９０∶１０，所述复合粉末由包括以下步骤的方法制备而成：ａ、将所述层状无机粘土与水配制成无机粘土悬浮液；ｂ、将所述二氧化硅粉末与水配制成二氧化硅悬浮液，按所述量将二氧化硅悬浮液与步骤ａ制得的层状无机粘土悬浮液混合均匀，得到混合液；或者：按所述量将硅溶胶与步骤ａ制得的无机粘土悬浮液混合均匀，得到混合液；ｃ、再将所得到的混合液喷雾干燥，得到所述二氧化硅／层状无机粘土复合粉末；以上步骤ｂ所述二氧化硅粉末的粒径范围为５～１００ｎｍ。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅/层状无机粘土复合粉末，包含有层状无机粘土和二氧化硅，其中所 述层状无机粘土与二氧化硅的重量比为10 90 90 10，所述复合粉末由包括以下步骤 的方法制备而成a、将所述层状无机粘土与水配制成无机粘土悬浮液；b、将所述二氧化硅粉末与水配制成二氧化硅悬浮液，按所述量将二氧化硅悬浮液与步 骤a制得的层状无机粘土悬浮液混合均勻，得到混合液；或者按所述量将硅溶胶与步骤a制得的无机粘土悬浮液混合均勻，得到混合液；C、再将所得到的混合液喷雾干燥，得到所述二氧化硅/层状无机粘土复合粉末；以上步骤b所述二氧化硅粉末的粒径范围为5 lOOnm。2.根据权利要求1所述的二氧化硅/层状无机粘土复合粉末，其中所述层状无机粘土 与二氧化硅的重量比为25 75 75 25。3.根据权利要求1所述的二氧化硅/层状无...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘轶群，乔金梁，郭敏，袁伟衡，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：11