经由水热制备的合成锌锂蒙脱石制造技术

本发明专利技术涉及具有优异片直径的合成衍生的锌锂蒙脱石片，包含这类合成衍生的片的效果颜料和形成所述基质的方法。更具体而言，该公开内容描述了适用作干涉颜料、屏蔽和阻燃剂应用的片的锌锂蒙脱石的改进水热合成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本申请要求美国临时申请序列号61/776, 228、61/776, 262的权益，所述临时申请 都于2013年3月11日提交并都通过引用全部并入本文中。
本申请涉及经由水热条件生产具有大直径的合成锌锂蒙脱石片的改进方法；可通 过所述方法得到的锂蒙脱石和具有大直径的锂蒙脱石片本身。
技术介绍
天然锂蒙脱石通常具有式NaQ.3(Mg，Li) 3Si401Q(0H)2。 熟知经由水热加工合成地制备锂蒙脱石。例如，美国专利Nos. 3, 954, 943和 3, 586, 478教导了通过水热方法合成含氟锂蒙脱石。 还已知经由低温度和压力水热制备合成锌锂蒙脱石。参见例如Komarneni，S.等 人，Clays and Clay Minerals，第 50 卷，No. 3, 299-305, 2002。 然而，这些合成方法不容许对锂蒙脱石的粒度，特别是片直径的充分控制。天然锂 蒙脱石片和合成锂蒙脱石片的直径通常小于2 ym。 因此，迫切需要直接导致具有大直径片（=>2 ym)的纯锂蒙脱石的粘土，特别是 锂蒙脱石的合成路径。 专利技术概述 本申请人发现满足以上需求的在低温度和压力下水热制备合成锌锂蒙脱石片的 几种方法（第一和第二方法）。所制备的合成锌锂蒙脱石片具有=>2 ym的直径。 第一方法要求在合成锌锂蒙脱石片的水热合成期间习性改变剂的存在。习性改变 剂在本领域中熟知用于材料如沸石和银卤化物，但先前不知道用于锂蒙脱石。 第二方法不要求习性改变剂的存在，取而代之的是经由水热方法形成锌锂蒙脱石 片，所述水热方法以得到具有比先前通过已知水热方法形成的更大直径（>2ym)的片的方 式改进。 第一方法 第一方法涉及制备式（1)合成锌锂蒙脱石片的方法： Ix(Zn3x,Lix)Si 4010(X)2 (1) 其中： I为选自由K+、Na+、Li+、NH 4+及其混合物，优选Li +、Na+及其混合物组成的组的层 间单价阳离子； 且 X独立地为氟离子或氢氧根，优选氢氧根； 下标x为>0至1且包括1的数； 且Zn和Li大于0 ; 所述方法包括步骤： 形成包含以下组分的反应混合物： 选自由K+、Na+、Li+、NH 4+及其混合物，优选Li +、Na+及其混合物组成的组的I来源； 硅来源； 锂来源； 锌来源； 任选氟离子来源和/或氢氧根来源，优选氢氧根； 习性改变剂，其中习性改变剂为弱有机或无机酸、其盐或水合物或者糖； 和 任选预形成的锂蒙脱石晶体的晶种，将所述反应混合物在碱性条件下在约125至约250°C，优选150°C至约225°C的温 度，和约50至约400psi，优选约lOOpsi至约220psi的压力下水热处理； 和 任选分离形成的片。 第二方法涉及式（1)合成锂蒙脱石片的制备，其包括步骤： 形成包含以下组分的反应混合物： 选自由K+、Na+、Li+、NH 4+及其混合物，优选Li +、Na+及其混合物组成的组的I来源； 硅来源； 锌来源； 锂来源； 任选氟离子来源和/或氢氧根来源，优选氢氧根；和 任选预形成的锂蒙脱石晶体的晶种， 将所述水凝胶、分散体或溶液在碱性条件下在约125至约250°C，优选150°C至约 225°C的温度和约50至约400psi，优选约lOOpsi至约220psi的压力下水热处理； 和 任选分离形成的片，其中硅来源为胶态二氧化硅。 本申请包括可通过上述方法（以上第一方法或第二方法）得到的式（1)合成锌锂 蒙脱石片。 此外，本申请包括其中直径为=>2 ym的式（1)合成锌锂蒙脱石。 以上锌锂蒙脱石片预期作为效果颜料，其中片涂有至少一个金属氧化物层。 以上锌锂蒙脱石片还预期作为聚合物包装（polymer packaging)等中的屏蔽添加 剂（barrier additive)。直径=>2 ym的锂蒙脱石片尤其用于该应用。 专利技术人还主张习性改变剂的用途和在合成片的水热合成期间增加合成锌锂蒙脱 石片的直径的方法，其中习性改变剂为弱有机或无机酸、其盐或水合物或者糖。 专利技术详述 定义 如本文所用术语"水热方法"意指容许材料如合成锌锂蒙脱石的片在容许前体材 料至少部分溶解或分散的温度和压力下在溶剂中生长的方法。 术语"合成衍生"意指锌锂蒙脱石合成地形成，即通过可控化学反应，尤其是水热 反应形成。本文所述水热反应条件为特征是低温和低压的那些。 在用于描述水热工艺条件时，术语"低温"和"低压"就本申请而言意指125至约 250°C，优选150°C至约225°C的温度和约50至约400psi，优选约lOOpsi至约220psi的压 力。 术语"片、片、片状和片的"为本领域中常用术语，且应当理解意指该片状基质具有 大于基质如片（片）的厚度的直径。 直径定义为经由静态光散射使用MalvernMastersizer?Hydo2000S测定的d5。 粒度分布。片的厚度经由扫描电子显微镜（SEM)测定。 反应混合物通常为原料的水分散体、溶液、浆料或凝胶。 堆积密度为粉末或颗粒和其它"分离"材料如通过本文所述方法形成的片状锌锂 蒙脱石基质的属性。该堆积密度定义为单位体积粉末的重量，通常表示为g/cm3。 这有时还称为表观密度。它说明粉末以及颗粒之间的空隙以及颗粒内和表面上的 空隙。 锌锂蒙脱石片 用于本申请的锂蒙脱石意指式（1)含锌锂蒙脱石： Ix(Zn3x，Lix)Si4010(X)2 (1) I为结合并夹在四面体单元（Zn3x，Lix)与八面体单元Si401(]之间的层间阳离子。 I为选自由K+、Na+、NH4+、Li+及其混合物，优选Li+、Na+或其混合物组成的组的层 间单价阳离子； 下标x为>0至1且包括1的数， Zn和Li大于 0， 且 X独立地为氟离子、氢氧根或者氟离子和氢氧根的组合，优选氢氧根。 以上片经由在水热加工期间使用习性改变剂而形成，且习性改变剂选自由有机弱 酸、无机弱酸和糖组成的组，或者锌锂蒙脱石片不使用习性改变剂，而是通过使用（硅来 源）胶态二氧化硅或者两种改进（胶态二氧化硅的使用和习性改变剂的使用）的混合物而 改进水热方法而形成。 通常，合成锂蒙脱石对应于如下一些结构中的任一种： Lix (Zn3xLix)Si4010 (OH) 2,Nax (Zn3xLix)Si4010 (OH) 2,Kx (Zn3xLix)Si4010 (OH) 2, (NH4)x (Zn3xLix)Si4010 (OH) 2、Lix (Zn3xLix)Si4010 (F) 2、Nax (Zn3xLix)Si4010 (F) 2、Kx (Zn3xLix) Si4010 (F) 2、（NH4)x (Zn3xLix)Si4010 (F) 2、Lix (Zn3xLix)Si4010 (F，OH)、Nax (Zn3xLix)Si4010 (F，OH)、 Kx (Zn3xLix)Si4010 (F，OH)、（NH4)x (Zn3xLix)Si4010 (F，OH)、（Li，K)x (Zn3xLix)Si4010 (OH) 2、 (Li，K)x (Zn3xLix)Si4010 (F) 2、（Li，K)x (Zn3xLix)Si4010 (F，OH)、（本文档来自技高网...

【技术保护点】
式(1)的合成锌锂蒙脱石片：Ix(Zn3‑x,Lix)Si4O10(X)2     (1)其中：I为选自由K+、Na+、Li+、NH4+及其混合物，优选Li+、Na+及其混合物组成的组的层间单价阳离子；且X独立地为氟离子或氢氧根，优选氢氧根；下标x为>0至1且包括1的数；且Zn和Li大于0；且合成锌锂蒙脱石片的特征是＝>2μm的直径。

【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：M·C·麦圭尔，I·布尔，G·M·约翰逊，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE