[發明專利]一種粘土復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210014953.4
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102618093A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 姚超;陳群;陳天虎;左士祥;于海洋;羅士平;王茂華;魏科年
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C09C1/42
• 分類號: C09C1/42;C09C3/06
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明涉及一種粘土復合材料及其制備方法，具體涉及一種用磷酸鋁和氫氧化鋁協同改性和增白粘土的方法。

背景技術

粘土是一類重要的非金屬礦物材料，具有廣闊的應用前景。由于天然粘土礦物中含有各種雜質，許多顯色元素(如鐵)的存在使得粘土的白度較低，嚴重制約了其在許多領域推廣運用。中國專利CN1884207A提出一種草酸鈉和鹽酸復合除鐵來提高凹凸棒石的白度，該方法廢酸多，容易造成環境污染，而且產品白度的改善不理想。中國專利CN100529255C提出一種利用二氧化鈦包覆改性凹凸棒土的方法，但該方法需要加入大量草酸、酒石酸或檸檬酸等作為配合劑，會造成產品成本較高且對環境構成污染。中國專利CN101423673A在凹凸棒土表面負載二氧化鈦的同時，采用絡合劑將顯色元素去除，得到較高白度的粘土。中國專利CN101787224A先將四氯化鈦溶液加入到粘土漿料中使粘土中的顯色元素以離子形式溶出，然后加入磷酸水溶液，使得顯色元素的磷酸鹽沉淀及磷酸鈦沉淀負載在粘土的表面，最后加入硅酸鹽溶液或鋁酸鹽溶液，使生成的二氧化硅或氧化鋁再次對粘土進行復合，從而獲得高白度的粘土。中國專利CN101423673A和中國專利CN101787224A均是采用四氯化鈦作為鈦源和酸溶粘土的酸源，四氯化鈦的價格雖然較其他鈦源便宜，但價格仍然偏高。

發明內容

鑒于背景技術所存在的問題，本發明的目的在于開發一種低成本制備高白度粘土復合材料的方法。

本發明的思路是：先用由硫酸或鹽酸和磷酸組成的混酸把粘土中的顯色元素以離子形式溶出，并與磷酸根反應生成淺色或白色沉淀，然后在粘土表面先后沉積白色磷酸鋁和氫氧化鋁來進一步提高粘土的白度。

本發明提供一種粘土復合材料，復合材料中磷酸鋁與粘土的質量比為0.2～0.8∶1，氫氧化鋁與粘土的質量比為0.2～1.2∶1。該復合材料的制備方法包括如下步驟：

1、向質量百分含量為5％～25％的粘土漿液中依次加入質量百分含量為10％～98％的硫酸或質量百分含量為5％～37.5％的鹽酸和質量百分含量5％～85％的磷酸，在室溫下反應12～120小時，得到酸化粘土漿液；

2、將步驟1所得的酸化粘土漿液溫度控制在30～60℃，一邊攪拌，一邊加入質量百分含量為5％～20％的偏鋁酸鈉水溶液，當體系的pH值達到1.5～2.5時，暫停加入偏鋁酸鈉水溶液，保溫攪拌反應0.5～3小時；

3、將體系的溫度升至70～95℃，繼續加入偏鋁酸鈉水溶液，當體系的pH值達到6.0-8.0時，停止加入偏鋁酸鈉水溶液，繼續保溫攪拌反應1～3小時，過濾，洗滌，干燥，粉碎，即得粘土/磷酸鋁/氫氧化鋁復合材料。

步驟1所述的粘土為凹凸棒石、蒙脫石、海泡石、伊利石、云母和滑石中的一種。

步驟1所述的硫酸用量以純硫酸的質量計，純硫酸與粘土的質量比為0.13～0.75∶1。

步驟1所述的鹽酸用量以氯化氫的質量計，氯化氫與粘土的質量比為0.10～0.56∶1。

步驟1所述的磷酸用量以純磷酸的質量計，純磷酸與粘土的質量比為0.16～0.64∶1。

本發明的優點是：

(1)由硫酸或鹽酸和磷酸組成的混酸把粘土中的顯色元素以離子形式溶出，并與磷酸根反應生成淺色或白色沉淀，不需要另外加入絡合劑。

(2)利用偏鋁酸鈉溶液中和酸化后的粘土，一方面消除了廢酸的產生，另一方面在粘土的表面依次形成磷酸鋁和氫氧化鋁的沉積層，進一步提高了產品的白度，同時由于粘土本身帶負電，形成氫氧化鋁沉積層后帶正電，為陰離子表面活性劑改性粘土創造了條件。

(3)本發明所述方法步驟簡單易行，反應條件溫和且原料成本低，適合規模化生產。

具體實施方式

下面結合具體實施例和比較例進行進一步說明：實施例和比較例中的白度的測量是按照GB/T5950-1996《建筑材料與非金屬礦產品白度測量方法》進行。