超细高岭土机械化学剥片法制备工艺制造技术

本发明专利技术是高岭土超细化的一种工艺。将初加工的高岭土粉料（－４５μｍ）、插层剂、水和氯化钠（ＮａＣｌ）以一定的比例混合，采用湿法研磨，使插层剂进入高岭土层间，在这种机械和化学的双重作用下，重复３到４次（即多次剥离），可使初加工的高岭土粉料（－４５μｍ）中－１μｍ的颗粒含量达到９０％以上，其中纳米级的高岭土（１００ｎｍ以下）含量占２０％。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术为高岭土超细化的一种制备工艺。属于非金属矿的深加工。
技术介绍
此工艺可以使高岭土中90％以上的颗粒粒径小于1μm，纳米级的颗粒(粒径小于100nm)达到20％。它是制备纳米高岭土的一种前期工艺。高岭土(Kaolin Clay)主要由高岭石和多水高岭土组成，是非金属矿中重要的工业矿物，广泛应用于造纸、涂料、橡胶、陶瓷、塑料、化工、医药等许多行业。高岭土色白、粒细、化学性质稳定，是理想的填料和涂料。现代工业对高岭土超细粉体的要求越来越高，例如催化剂、医药、颜料、涂料、精细陶瓷和化妆品等，都要求微米、亚微米甚至纳米级的产品。高岭土作高档涂料，要求90％～95％小于2μm，作造纸填料要求78％～80％小于2μm。高性能涂料配方中用高岭土添加剂其粒度要求最细仅为0.2μm。当高岭土粒度减小后，比表面积增大，光学、电学、热力学和化学活性都发生了变化，在使用时可起到超常的效果。高度微细化的高岭土易于分散，并能保持很高的光泽，可以改善涂料粘度稳定性、刷涂性、抗潮性、抗石击性，颜料的抗浮色和发花性。在自然界中白色细腻的高岭土的资源是不多的，天然高岭土中虽然单颗粒片状晶体的粒径为2μm左右，但大部分组成叠片状集合体，几组叠片又可集合在一起组成更大的集合体。因此未经剥片的填料级高岭土产品粒度一般为10～20μm。用分级方法获得细粒产品数量是有限的，而且此法产量受原矿中细粒含量的限制。若想获得更多的细粒级产品，则需要将原矿中的粗粒级，也就是晶体叠层分解开来，这就是高岭土剥片技术。高岭土的单元晶层构造是由一片硅氧四面体晶片和一片铝氧八面体晶片组成的，为1∶1型粘土矿物。结构单元间靠氢键和范德华力连接成重叠的层状堆叠，形成了高岭土的片状结构。晶层之间连接紧密，晶层间距为0.72nm。目前高岭土常用的超细方法是机械法，它又分干法和湿法两种。其中干法一般利用冲击磨或气流磨对高岭土进行研磨，粒度可达到-2μm＞85％。湿法借助于研磨介质(瓷珠、玻璃珠、尼龙聚乙烯珠、氧化锆球)在水中的相对运动，相互间产生的剪切、冲击和研磨作用，经多段研磨(九段)，粒度可达到-2μm＞90％。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种超细高岭土机械化学剥片法制备工艺，用高效、实用、简便的方法对高岭土进行超细化加工，使其粒径小于1μm的颗粒大于80％。技术方案超细高岭土机械化学剥片法制备工艺，将高岭土粉料、插层剂和水以一定的比例混合，采用湿法研磨，然后清洗插层剂，脱水，其特征在于插层、研磨、清洗、脱水所构成的循环至少为二次以上。采用二次循环，可以使高岭土粒径小于1μm的颗粒大于80％，且随循环次数的增加粒径小于1μm的颗粒从80％上升至85％。如上所述的制备工艺，其特征在于相邻二次使用的插层剂之间层间的膨胀差值至少大于0.2nm。采用不同膨胀值的插层剂交替使用，可以加速高岭土的剥离，减少循环次数，使粒度进一步细化，粒径小于1μm的颗粒达到90％，纳米级颗粒可达15％。如上所述的制备工艺，其特征在于第一次使用的插层剂A为二甲亚砜、尿素、醋酸钾、肼、甲酰胺之一，第二次使用的插层剂B为甲醇、醋酸胺、丙稀酰胺、烷基胺、丙酸胺、醋酸钾之一，且与第一次使用的插层剂不相同，当循环为三次以上时，插层剂A、B交替使用。如上所述的制备工艺，其特征在于插层、研磨、清洗、脱水所构成的循环中，插层时将高岭土粉料、插层剂、水和氯化钠(NaCl)四者混合。加入氯化钠(NaCl)，可以加速高岭土的剥离，使粒度进一步细化，粒径小于1μm的颗粒达到90％，其中纳米级高岭土(100nm以下)的含量可达20％。如上所述的制备工艺，其特征在于将脱水后的高岭土进行煅烧。煅烧可以使产品的粒度更细(小于1μm的颗粒达到95％)、白度更高(90)。本方法的优点(与传统的机械方法相比)不加研磨介质；产品粒度更细，达到-1μm＞90％，其中-100nm达到20％；生产时间缩短一半、功耗小；插层剂和水可以重复使用，降低了成本，减少了污染；交替使用A、B插层剂以后，可使原高岭土的粒径细化更加明显。此工艺可以使高岭土中90％以上的颗粒粒径小于1μm，纳米级的颗粒(粒径小于100nm)在20％以上。它是制备纳米高岭土的一种前期工艺。在此基础上能够改进用于建筑、化工等方面的高岭土材料的各项物理及化学特性，同时也为进一步制备纳米高岭土在理论和实践上作了准备。具体的实施例附图说明图1.超细高岭土机械化学剥片法工艺流程2.高岭土粉料(-45μm)的扫描电子显微镜(SEM)照片图3.高岭土粉料(-45μm)的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图4.高岭土粉料与DMSO混和研磨后的X粉晶衍射(XRD)图谱图5.最终样品1的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图6.最终样品1的扫描电子显微镜(SEM)照片图7.最终样品1的透射电子显微镜(TEM)照片图8.高岭土粉料与KAC混和研磨后的X粉晶衍射(XRD)图谱图9.最终样品2的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图10.最终样品2的扫描电子显微镜(SEM)照片图11.最终样品2的透射电子显微镜(TEM)照片图12.高岭土粉料与DMSO混和研磨后的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图13.步骤1所得样品与KAC混和研磨后的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图14.最终样品3的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图15.最终样品3的扫描电子显微镜(SEM)照片图16.最终样品3的透射电子显微镜(TEM)照片图17.最终样品4的扫描电子显微镜(SEM)照片图18.最终样品4的透射电子显微镜(TEM)照片图19.高岭土粉料与肼混和研磨后的X粉晶衍射(XRD)图谱图20.最终样品5的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图21.最终样品5的扫描电子显微镜(SEM)照片图22.高岭土粉料与脲混和研磨后的X粉晶衍射(XRD)图谱图23.最终样品6的X射线粉晶衍射(XRD)图谱图24.最终样品6的扫描电子显微镜(SEM)照片图25.最终样品6的透射电子显微镜(TEM)照片在工艺流程图1中，将高岭土粉料、插层剂(为高岭土粉料的10-80％)、氯化钠(用量一般为高岭土粉料的10％～50％)和水(将其他各料的混合物调湿即可)按一定的比例混和，插层剂A可选用肼、脲、醋酸钾和二甲基亚砜，用胶体磨研磨混合物40分钟到1个小时，再加水冲洗并脱水。此过程需重复2～3次。最后的高岭土经烘干、干磨得到粉状样品。其中水和部分插层剂可以回收再利用。实例一以苏州中国高岭土公司的特Rf1号高岭土产品为高岭土粉料。此高岭土粉料的颗粒粒径小于45微米(见图2及表1)。据X射线粉晶衍射(XRD)定量分析(见图3)，高岭土粉料的矿物组合为高岭土含量为89％±，石英含量为7％±，明矾石含量为4％±。化学组成为SiO2(52.65％)，Al2O3(30.23％)，Fe2O3(0.91％)，CaO(0.14％)，MgO(0.008％)，K2O(1.％)，Na2O(0.14％)，TiO2(0.57％)，P2O5(0.22％)，MnO(0.003％)处理过程50克高岭土粉料、25克氯化钠(NaCl)、二甲基亚砜(DMSO)溶液约40ml及50ml水混和搅拌，制成浆体。上胶体磨研磨40分钟到1个小时。取出部分样品烘干作X射线粉晶衍射(XRD)分析(见图4)。与高岭土粉料的XR本文档来自技高网...

【技术保护点】
超细高岭土机械化学剥片法制备工艺，将高岭土粉料、插层剂和水以一定的比例混合，采用湿法研磨，然后清洗插层剂，脱水，其特征在于插层、研磨、清洗、脱水所构成的循环至少为二次以上。

【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：严春杰，
申请(专利权)人：湖北葛店开发区地大纳米材料制造有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]