本发明专利技术涉及制备层状硅酸盐组合物的方法，其包括在处理期间使原料与至少一选自下组的碱金属盐接触并用其进行处理：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，及与碳酸钠接触，其中原料与碳酸钠的接触和与至少一碱金属盐接触同时进行或在其后进行。此外，本发明专利技术提供层状硅酸盐组合物及其用途，以及碱活化的层状硅酸盐组合物的后处理方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其用途本专利技术涉及一种层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其在制备纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料中的用途。碱活化层状硅酸盐在纸制备时尤其用于双保持体系中。因此，层状硅酸盐分散液必须满足目前关于最低粘度的苛刻要求。通常，碱活化层状硅酸盐，例如碱活化膨润土，即使在常规进行的最终产品粉末或分散液的储存期间，粘度在储存或运输过程中降低。粘度降低的原因迄今为止还未能完全弄清，且粘度降低的程度取决于多个因素，尤其是储存的持续时间(例如参见Lebendenko and Plee, Applied Clay Science，3 (1988)，第 1-10 页)。 当粘度大量降低时，这意味着材料不再满足用户的特定需要及产品不再被接受，这无论对于制造者还是对于消费者均是很大的缺陷。例如，在US4359339中描述了改变层状硅酸盐组合物粘度的方法，其中，向分散液中加入水溶性铝盐，钠膨润土的重量百分比为1116%。然而，该方法仍然存在如下缺陷 Al3+离子在许多应用中均不合乎需要，且至少部分铝盐被认为是刺激性的物质，具有高水含量的分散液的储存和运输成本非常高。因此，本专利技术的任务是提供一种可以制备层状硅酸盐组合物的替代方法，使得即使在长时间储存之后，例如长于3个月，尤其是长于6个月，层状硅酸盐组合物均能保持其容量以在分散在水中时提供适当粘度的分散，及具有良好的膨润性。该方法能够以合理的成本完成并使用便宜的原材料，终产物的成本与现有技术的方法相比，成本没有或仅略微提高，且优选终产物的PH没有或仅稍微减低。此外，该方法仅有小量处理步骤，且优选与现有技术相比，处理步骤减少。尤其是通过该方法制备的活化层状硅酸盐可以用于商用保持和排水体系中，例如Hydrocol 或Teliofomi 体系。本专利技术的目的可以通过具有权利要求1技术特征的方法实现。优选的实施方式在从属权利要求中描述。在获得本专利技术的多次尝试期间，专利技术人惊奇地发现，通过用碳酸钠和另一选自碱性金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物的活性试剂的组合来处理层状硅酸盐，从而能制备出具有良好物性的层状硅酸盐组合物，其中，即使在层状硅酸盐组合物储存和运输之后后者仍能整体保持稳定。具体地，根据本专利技术方法制备的层状硅酸盐组合物，即使例如在储存至少12周或更长时间之后，优选至少沈周或更长时间，在分散于水中时仍能实现粘度不会降低至粘度极限值的分散。在长时间储存后，根据本专利技术方法制备的层状硅酸盐组合物仍然具有良好的膨润性。该层状硅酸盐组合物的膨润性即使在经过数月的储存之后仍不会或仅仅稍微降低，使得例如即使在储存多个星期后仍能制得具有所希望高粘度的分散液。本专利技术人发现，用于活化层状硅酸盐的碱金属盐的阴离子会对层状硅酸盐组合物溶于水中的悬浮液的粘度产生影响。如果层状硅酸盐用碳酸钠活化，随着使用的碳酸钠的量增加，由活化层状硅酸盐制成的悬浮液的粘度首先增加，直到在相当于层状硅酸盐阳离子交换容量的100-110%的碳酸钠量时达到最大粘度为止。如果进一步提高碳酸钠的量，活化层状硅酸盐制成的悬浮液的粘度再次降低。不愿受限于该理论，本专利技术人将该效应归因于多价阳离子，尤其是钙离子和镁离子，这些离子由钠离子从层状硅酸盐置换而得。由于碳酸盐离子过多，出现沉淀和老化过程，这对层状硅酸盐各层的分层具有不利影响。如果碳酸钠现在部分用其它碱金属盐代替，其优选包含阴离子和具有多价阳离子，尤其是钙离子和镁离子，形成具有良好水溶性的盐，当层状硅酸盐过活化时，活化层状硅酸盐的悬浮液的粘度可进一步增加。然而，与碳酸钠一起使用的碱金属盐的阴离子并不能任意选择。如果选择能形成络合物的阴离子，例如磷酸钠，或包含多个羧基的阴离子，即能形成螯合物的阳离子例如 EDTA，当这样的碱金属盐连同碳酸钠一起使用时，浆液的粘度降低。不愿受限于该理论，本专利技术人将该效应阐明为，这些能形成络合物的阴离子配位到层状硅酸盐层的边缘，具有自由配位点的铝离子位于其上。通过阴离子的配位，层状硅酸盐层边缘上的电荷或电荷密度改变。为了获得高粘度，希望层状硅酸盐组合物的层形成“卡片房子式结构”，其中在每一情形下，一层的边缘位于相邻的层状硅酸盐层的表面之上。层状硅酸盐层的表面负充电。 通过能形成络合物的阴离子配位到层状硅酸盐层的边缘，层状硅酸盐层的边缘也接收负电荷。因此，卡片房子式结构不再形成及层状硅酸盐悬浮液的粘度降低。本专利技术方法中使用的碱金属盐含有阴离子，其不会对层状硅酸盐组合物的悬浮液的粘度产生任何不利影响。因此，碱金属离子的浓度在层状硅酸盐活化期间可进一步增加， 从而能在后者悬浮于水中时改善层状硅酸盐的分层，其中可形成对悬浮液高粘度有利的层状硅酸盐层结构。因此，本专利技术提供制备层状硅酸盐组合物的方法，包括a.准备包括至少一层状硅酸盐的原料；b.在处理中，使原料与如下物质接触-与选自下组的至少一碱金属盐接触碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，-以及与碳酸钠接触。在本专利技术的方法中，首先准备原料，其包括至少一层状硅酸盐。原料中至少一层状硅酸盐的比例优选至少为原料总固体含量的80% (重量百分比)，更优选至少为90%，进一步优选为至少98%。之后，在处理中，原料被使得与选自下组的至少一碱金属盐接触碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，并与碳酸钠接触。在本专利技术方法中，层状硅酸盐因而用至少两种不同的碱金属盐处理，即用选自上述组的一种碱金属盐和用碳酸盐处理。在本专利技术的范围内，在结束对原料的处理后，尤其在获得层状硅酸盐组合物后，层状硅酸盐组合物的化学和/或物理性质的变化也被称为“老化”。本专利技术不限于下述假设的正确性，即假设用碳酸钠处理过的层状硅酸盐组合物的老化是由于下述事实随着时间的过去，一价阳离子尤其是钠阳离子自膨润土层的夹层移位并随后固定，这导致一价阳离子累积在层状硅酸盐如膨润土的表面上。此外，用碳酸钠处理过的层状硅酸盐组合物的老化还可归因于发生所谓的再活化的事实，即，一价阳离子如钠阳离子通过二价阳离子如钙和/或镁阳离子交换。由此，当层状硅酸盐分散在水中时，尤其是分散液中含有1-7% (重量百分比，相对于分散液的总重量)尤其是约5%的层状硅酸盐时，层状硅酸盐层周围的离子的弥散层按下述程度降低颗粒开始凝结，且在经过一段时间后，形成越来越多的团块。因此，由不同老化程度的层状硅酸盐组合物制备的分散液具有不同的粘度和膨润性。层状硅酸盐既可以是天然层状硅酸盐，即通过自然出现的降解获得的层状硅酸盐，也可以是合成制备的层状硅酸盐，尤其是开始由其他硅酸盐材料制备得到的层状硅酸优选层状硅酸盐是蒙脱石层状硅酸盐或蒙脱石层状硅酸盐的混合物。当层状硅酸盐选自膨润土、蒙脱石、锂蒙脱石、滑石粉、硅镁石、贝得石、绿脱石及其混合物时，可以获得非常有利的物性。优选层状硅酸盐不是煅烧过的层状硅酸盐，即在制备或获得之后，层状硅酸盐例如不在高于500°C下加热，优选不超过200°C，尤其是不超过115°C。硅酸盐、其结构以及其组合物例如在教材 “Holleman-Wiberg，Lehrbuch der Anorganischen Chemie”， 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种制备层状硅酸盐组合物的方法，包括：ａ．准备包括至少一层状硅酸盐的原料；ｂ．使所述原料与如下物质接触：－与选自下组的至少一碱金属盐接触：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，－及与碳酸钠接触。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·卓杰诺维克，
申请(专利权)人：南方化学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE
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