絮凝状矿物材料及用它制成的耐水物品制造技术

所公开的是絮凝状矿物材料，它可用来制备耐高温、耐水物品．制备这些材料是利用一种作为原材料的可凝胶化的片状水胀性硅酸盐，这种硅酸具有每结构单位平均电荷范围在大约－０．４到－１左右，并且它含有促使吸水膨胀的填隙阳离子，与至少一种多胺衍生物阳离子源接触，由此引起离子交换反应，离子交换至少在某些多胺衍生物阳离子和一些填隙离子之间进行．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

Flocculent mineral material and water resistant articles made of it

Disclosed is a flocculent mineral material, it can be used for the preparation of high temperature resistant, waterproof materials. These materials are prepared using a sheet of water swelling as Portland raw materials of Gelationable, which has the structure of each unit the average charge silicate range at about 0.4 to about 1, and it contains interstitial the cationic water swelling, contact with at least one polyamine cationic derivative source caused by ion exchange reaction, ion exchange between at least some cationic polyamine derivatives and some interstitial ions.

【技术实现步骤摘要】
众所周知用吸水后膨胀的无机材料，特别是吸水膨胀的硅酸盐凝胶，可以制成非石棉纸和(或)板。例如，美国专利4，239，519号指出无机的，含晶体可凝胶化的，水胀性片状硅酸盐的合成制备，以及应用它们造成的物品，诸如纸、纤维、薄膜、板和涂层。这些非石棉纸和(或)板显示出良好的高温稳定性和良好的耐化学性。而且由于在制造中不使用石棉纤维，这些物品不会有因含有石棉而造成的健康危害。 美国专利4，239，519号叙述了制造母体可凝胶化硅酸盐的方法，这种硅酸盐用于制作上述纸或片状物品，包括三个基本步骤(a)形成全部或大部分的结晶体，这种结晶体含有由锂和(或)钠的水胀性云母结构组成的晶体，这些水胀性云母结构选自氟锂蒙脱石、羟基锂蒙脱石、硼氟金云母、羟基硼金云母一类和由这类物质与其它种类结构上适合的物质形成的固溶体，其它种类的物质选自滑石、氟滑石、聚锂云母、氟聚锂云母、金云母和氟金云母一类;(b)这种结晶体与极性液体接触，通常是用水，引起结晶体溶胀和分解，同时形成凝胶;(c)凝胶的固对液比例按照应用的需要值来调整。玻璃陶瓷是适宜的结晶原体。然后这些产物与一个大阳离子源接触，大阳离子即离子半径比锂阳离子半径大的离子，引起凝胶的大量絮凝作用，并且在晶体间隙层中的Li和(或)Na离子和大阳离子之间发生离子交换反应。 美国专利3，325，340号和3，454，917号都叙述了制作蛭石片状晶体的水分散体，由于引入填隙离子这些片状晶体已经吸水胀大，填隙离子有，如(1)烷基铵阳离子，每个烷基中包含有3～6个碳原子，如甲基丁基铵，正丁基铵、丙基铵和异戊基铵，(2)氨基酸阳离子形式，如赖氨酸和鸟氨酸，和(或)(3)锂。 虽然，通过上述先有技术过程制作的物品，象纸、板和薄膜，显示出良好的抗热性并且在广泛领域的各种实用中有用，但仍然发现这些物品一般不据有良好的密封性能，因此妨碍它们作为填料使用。上述先有技术物品也具有一定的水敏感性，其对水的敏感性一般表现在物品有值得考虑的强度降低，当把它们暴露在高湿度的环境中或浸在水中或其它极性液体中，总的机械性能和电气性能变坏。这种对水的敏感性相应地限制了这些物品在某些应用中的使用，例如盖片密封垫、电绝缘体、环境保护涂层、可洗涤的和环境稳定的建筑材料。 1984年19月18日提出的相关申请，美国序列第662057号指出了能用水胀性片状絮凝硅酸盐凝胶材料制取耐火的非石棉物品，这种凝胶用阳离子交换法制得，阳离子选自胍衍生物。上述物品出乎意料地显示出比由先有技术过程制备的物品更具耐水性，并有良好的电气性能。 现在意想不到地发现;耐高温、耐火、非石棉的耐水物品，如片、纸、板、薄膜、纤维和涂层物品，能用水胀性的片状絮凝硅酸盐凝胶材料制得，这种凝胶利用阳离子交换法制得，阳离子选自多胺的衍生物。出人意料地发现这些物品在抗张强度和抗戳穿实验中，这些物品湿的时候做实验，与用原先的阳离子交换技术制备的物品相比较，一般都显出很多改进的效果。此外，按照现在专利技术制造的物品普遍地显示出电气和机械性能优于按原先方法制造的物品。 至于耐热性，按照现在专利技术制作的物品在大约350℃～400℃的温度是完全稳定的，在大约800℃保持它们结构的稳定性。 作为这项专利技术的具体实施，这项专利技术的物品和絮凝状矿物悬浮材料是用水胀性片状硅酸盐制备，这种硅酸盐作为原料它们每结构单位的平均电荷约为-0.4到-1，并且包含可交换的填隙阳离子，填隙阳离子可促使水胀。原始材料中的特定的交换阳离子将按使用硅酸盐而定。例如，一种按美国专利4，239，519号的过程制出的人工合成的可凝胶的硅酸盐，它作为原始材料使用时，交换的阳离子通常是Li和(或)Na离子。如果使用按美国专利3，325，340号制作的天然蛭石分散体，交换离子一般会包括烷基铵阳离子和其它由美国专利3，325，340号所确定的阳离子。这种硅酸盐不管来自人工合成的还是天然的，大部分常会有以薄片为代表的形态学结构，一般为园片，长片，和/或带条，即使不希望为这些薄片限定任何特定尺寸，这些薄片还会有典型的大小，它们大约长500埃到100，000埃，最优在5，000埃到100，000埃，宽度在500埃到100，000埃，厚度小于100埃。 名词“每结构单位电荷”用在书和权项中表示平均电荷密度，它是由G·拉格里(G·Lagaly)和A·维斯(A.Weiss)确定的。参看“云母型层状硅酸盐中层电荷的测量”，国际粘土协会汇编，61-80(1969)和G·拉格里(G·Lagaly)，“粘土中有机化合物的特性”，粘土矿，16，1-21(1981)。 原始的硅酸盐按照前面提到的美国专利4，239，519;3，325，340;或3，434，917号的过程或其它方法制作，这些方法使分解的层状材料具有需要范围内的电荷密度。 这种硅酸盐与最少有一种多胺的衍生物的阳离子源接触，使之由此在阳离子和填隙离子之间发生离子交换反应。这个在阳离子和硅酸盐材料之间的离子交换反应可以进行到底，从而形成絮凝状沉淀，而后它用来构成本专利技术的物品。这项专利技术的另一个实施中，原料硅酸盐能直接形成产品，如锂氟锂蒙脱石纤维或薄膜通过使用美国专利4，239，519号的过程和一个阳离子交换反应，这个离子交换反应使用与产物能进行到底的多胺衍生物的阳离子，如，把产物浸入多胺衍生物阳离子的溶液中。这样产品在实际形成过程中，在原来自然位置离子交换反应就能进行。 名词“多胺衍生阳离子”，当用于本专利技术中能使用的交换阳离子时，是低分子量的、非聚合的、二、三和(或)四氨基化合物，其中胺的一部分已经改性，例如被质子化，因此而带正电。二胺化合物是选择的多胺化合物。可取的二胺化合物用一般式表示为R3N-(CX)n-NR3。其中(1)每个R以每个氮上的芳基不多于一个为条件，单独选自氢、C1-C8直链或支链烷基，C3-C6芳烷基或芳基，(2)每个X单独选自氢、烷基或芳基，(3)n是可在2至15之间选择的整数，当n是3或大于3时，CX2基团可参加成环，环的部分可以是芳香族化合物。 利用反应制备本专利技术的絮凝矿物悬浮体，例如，通常在搅拌下合适的硅酸盐凝胶与交换阳离子源反应，阳离子来自合适的多胺化合物，目的是导致多胺衍生物阳离子和硅酸盐凝胶中填隙阳离子之间的离子交换，形成交换了的大絮凝颗粒。 按照上面所说，一种或多种交换阳离子可用在阳离子交换反应中。由于多种阳离子都能制成絮凝物，最终产物会具有不同的物理性质，特定的阳离子或阳离子的组合将被这项专利技术的实践者按最终使用的需要来选择。 名词“多胺衍生阳离子”或“阳离子衍生物”或本专利技术说明书和权项中使用的类似物质指明阳离子的活性中心区集中在多胺化合物中的氮基团。这一般通过多胺化合物的质子化，形成带正电的铵基团来实现。质子化必须发生在与水胀性硅酸盐凝胶能完成阳离子交换之前。 絮凝状矿物悬浮体可用于构成所需要的物品。对于絮凝体的特定处理步骤则按构成的特定物品而定。例如，如果把本项专利技术的物品用来构成片状材料，得到的絮凝体要用足够的剪切力搅拌来产生颗粒大小分布，这种颗粒大小分布适合于颗粒紧密地填在形成的片状物上。继这过程之后，随意洗涤絮凝体除去剩余的盐溶液，絮胶浆的浓度调整在含固体大约0.75%到2%本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备能用来制作非石棉，耐高温且有耐水性的物品的絮凝矿物材料的方法，该方法特征在于包括：使具有每结构单位平均电荷在约－０．４到－１左右的含有可交换的填隙离子的水胀性片状硅酸盐凝胶，与至少一种多胺化合物衍生阳离子接触，并由此引起离子交换反应，离子交换发生在至少一些可交换的填隙离子和多胺化合物衍生阳离子之间。

【技术特征摘要】
US 1985-3-25 715,9731、制备能用来制作非石棉，耐高温且有耐水性的物品的絮凝矿物材料的方法，该方法特征在于包括使具有每结构单位平均电荷在约-0.4到-1左右的含有可交换的填隙离子的水胀性片状硅酸盐凝胶，与至少一种多胺化合物衍生阳离子接触，并由此引起离子交换反应，离子交换发生在至少一些可交换的填隙离子和多胺化合物衍生阳离子之间。2、权利要求1所述的方法，其特征在于多胺化合物衍生阳离子是二胺化合物衍生阳离子。3、权利要求2所述的方法，其特征在于凝胶片状硅酸盐是人工合成的可凝胶化硅酸盐，填隙离子是Li+和(或)Na+。4、权利要求3所述的方法，其特征在于制备上述合成的硅酸盐是含有水胀性云母晶型的原料，水胀性云母原料选自氟锂蒙脱石、羟基锂蒙脱石、硼氟金云母、羟基硼金云母类、以及它们之间和它们与其它结构适宜的种类之间所形成的固溶体，结构适宜的种类选自滑石、氟滑石、聚锂云母、氟聚锂云母、金云母和氟金云母类，这种原料与极性液体充分地接触一段时间使晶体吸水膨胀同时形成凝胶。5、权利要求4所述的方法，其特征在于这种晶体是氟锂蒙脱石。6、权利要求5所述的方法，其特征在于二胺化合物衍生阳离子选自1，6己二胺，N，N，N，N′-四甲基乙烯二胺，O-苯基二胺，1，2二胺丙烷，二胺辛烷，和2，5甲苯二胺。7、权利要求3所述的方法，其特征在于极性液体是水。8、权利要求2所述的方法，其特征在于硅酸盐是蛭石，填隙离子是烷基铵阳离子，氨基酸和(或)Li的阳离子形式。9、絮凝矿物质材料，其特征在于它含有水胀性层状硅酸盐凝胶，这种凝胶具有的每结构单位平均电荷范围在大约-0.4到-1左右，上述硅酸盐至少含有一些是多胺化合物衍生的填隙阳离子。10、权利要求9所述的材料，其特征在于这种多胺化合物衍生物是二胺化合物衍生物。11、权利要求10所述的材料，其特征在于这种硅酸盐是人工合成得到的。12、权利要求11所述的材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：索马斯迈克尔蒂蒙，
申请(专利权)人：阿姆斯特朗世界工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]