大颗粒、高矿物纯度的层离高岭土及其制备和使用方法技术

本文中公开了包含具有大粒度和低碱金属氧化物含量的新型层离高岭土的组合物。描述了通过煅烧含水高岭土来制造所公开的层离高岭土的方法。还描述了在制备催化剂基体、油漆、涂料、密封剂、水泥质产品、陶瓷、橡胶、聚合物和其它组合物时使用所公开的组合物的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 优先权要求本申请要求2006年3月9日提交的美国临时专利申请No. 60/780,373的优先权，其全文经此引用并入本文。专利技术描述 专利
本文中公开了包含新型层离高岭土的组合物，该新型层离高 岭土具有大粒度和低的含碱金属化合物如碱金属氧化物的含量。还公开 了制造这些组合物的方法及其用途。
技术介绍
高岭土是包含硅铝酸盐的白色工业矿物，其已用于广泛的应 用领域，如催化剂基体(catalyst substrate)、油漆、纸张涂料组合物、 密封剂、水泥质产品、陶瓷、橡胶、聚合物和其它组合物。高岭土粘土 的大型矿床位于Devon and Cornwall England、 Brazil、 China、 Australia, 和美国的Georgia和South Carolina州，以及其它位置。微粒高岭土天然以含水形式出现，并作为含羟基官能的结晶 结构存在。这些含水高岭土可以含有其它矿物组分，如含石咸金属的化合 物，例如碱金属氧化物。碱金属氧化物包括但不限于氧化钠(Na20)和 氧化钾(K20)。但是，天然生成的含水高岭土中存在的碱金属氧化物含量在 一些用途中能够具有有害作用，例如，在催化转化器中所用的催化剂基 体的情况下，其中过量碱金属污染会造成下列后果的至少一种减少 N02吸附位点的数量、提高热膨胀系数(在催化转化器是陶资时)、并 通常削弱该陶资的结构性质。此外，催化剂基体在催化转化器中有效运 作的能力可能部分取决于催化剂基体的粒度。因此，需要用于催化转化 器的改进的催化剂基体材料。专利技术概述本文中7〉开了包含平均粒度(mean particle diameter) ( d50 ) 为至少大约2微米的层离高岭土的组合物，该层离高岭土具有相对于该 层离高岭土总重量不高于大约0.17重量％的碱金属氧化物含量。还7>开了由这些组合物形成的物体(bodies),如生坯和陶 瓷体，包括催化应用领域中所用的那些。还公开了通过将粗高岭土层离 来制造此类组合物的方法。附图概述图l是对于来自实施例1的粗进料、本专利技术的2微米样品(样 品"C，，)、本专利技术的5微米样品(样品'T，)、传统加工的"Trad 2 微米"样品和传统的更细粒层离高岭土对照物而言，累积质量百分比(y 轴)vs.当量球径(x轴)的曲线图。图2A和2B各自是传统加工的高岭土的扫描电子显微照片 (SEM)。图3A、 3B和3C显示了来自实施例1的粗进料(3A )、本 专利技术的5微米样品(3B)(样品'T，)和本专利技术的2微米样品(3C) (样品"C")的扫描电子显微照片(SEM)。实施方案描述高岭土主要包含高岭石晶体，其形状如六方薄片或被称作 "堆叠体"的薄片叠层(booklets of platelets)。可以对高岭石堆叠体施 以研磨作用以便将该堆叠体或叠层(books)分离或层离成更小的叠层 或单薄片。层离作用沿垂直于其"c-轴"的(001)晶面分开或劈开天然 高岭石晶体。因此，本文所用"层离的，，是指经过这种分离的高岭土。在一个实施方案中，层离高岭土包含其中相当大部分高岭土 为单片形式的高岭土。在一个实施方案中，高岭土可以如下层离将粗高岭土粉碎， 例如研磨或碾磨(grinding or milling)(例如，将粗的或加工过的高岭 土的分散浆料磨碎)以实现其合适的层离。可以利用陶瓷或塑料(例如 尼龙)的珠粒或颗粒、研磨或碾磨助剂来进行粉碎。技术人员容易看出 并容易计算适当的研磨能量。经受层离的高岭土可以之前已经承受下列 至少一种工艺用水搅拌、除砂石、选矿或分离，例如，通过使用来自离心分离机的粗粒度级分。在一个实施方案中，碱金属氧化物的含量能够按相对于该层 离高岭土总重量的重量百分比确定。可以通过例如使用Bruker SRS 3000 X-射线荧光分光计的X-射线荧光光谦法测定该含量。在一个实施方案中，该层离高岭土具有相对于该层离高岭土 总重量不高于大约0.16重量％的碱金属含量，如不高于大约0.15重量％ 的碱金属含量。在一个实施方案中，该层离高岭土具有相对于该层离高岭土 总重量不高于大约0.1重量％的K20含量，如不高于大约0.095重量％ 的K20含量。在另一实施方案中，该层离高岭土具有相对于该层离高岭 土总重量不高于大约0.5重量％的Na20含量。在一个实施方案中，短语"具有至少大约2微米的平均粒度 (d50)"是指使用Micromeritics Corporation提供的SEDIGRAPH 5100 仪器测得的d5o,除非具体指明另一粒度测定法。在一个实施方案中， 使用Sedigraph测定粒度、和本公开中提到的其它粒度性质。给定颗粒 的粒度以从悬浮体中沉降出来的具有当量直径的球体的直径，即当量球 径或esd表示。该平均粒度或ds。值是指如下的颗粒esd值在此颗粒 esd数值处，50重量％的颗粒具有小于该dso值的esd。本文中，包括实施例中测量、测定和报道的所有粒度数据以 已知方式取得，测量在水中在34.9。C的标准温度进行。本文中所示的所 有百分比和量均按重量计。本文中所示的所有量、百分比和范围都是近 似的。在一个实施方案中，该层离高岭土的dso为至少大约3微米， 至少大约4微米，至少大约5微米，至少大约10微米，至少大约15微 米或至少大约20樣i米。在一个实施方案中，该层离高岭土具有比平均粒度类似的其 它高岭土更粗的粒度分布。在一个实施方案中，该层离高岭土的粒度分 布使得少于大约20%的高岭土具有小于大约0.5微米的粒度，或少于大 约15%的高岭土具有小于大约0.5微米的粒度，或甚至少于大约10%的 高岭土具有小于大约0.5微米的粒度。在另一实施方案中，该层离高岭土具有的粒度分布使得少于大 约55%的高岭土具有小于大约2微米的粒度，或少于大约50%的高岭土具有小于大约2微米的粒度，或少于大约40%的高岭土具有小于大约2微米 的粒度，或甚至少于大约30%的高岭土具有小于大约2微米的粒度。在一个实施方案中，层离提高了高岭粘土的形状因数。本文 所用的"形状因数"是对于粒度和形状不定的颗粒群，使用US 5,576,617 的第1栏第6行至第7栏第43行(其经此引用并入本文)中所述的电 导率法和装置和使用其中衍生的方程式测得的平均粒径与颗粒厚度的 比率平均值(在重均基础上)的度量。在一个实施方案中，该层离高岭土具有至少大约20的形状 因数，如至少大约30,至少大约45,至少大约50或至少大约60的形 状因数。在一个实施方案中，该层离高呤土具有小于大约10平方米/ 克的BET表面积，如小于大约9平方米/克的BET表面积，或小于大约 8平方米/克的BET表面积。为获得合意的高形状因数，相当大的研磨能量可能是必需 的。但是，要理解的是，因其天然平板性而选出的粗料高岭土可以在通 常用于制造具有较小形状因数的标准层离高岭土颜料的能量范围内研 磨至高形状因数。本公开的另一实施方案提供了制备组合物的方法，包括将 碱金属氧化物含量不高于大约0.17重量％的进料高岭土层离以形成平均 粒度((150)为至少大约2微米的层离高岭土。如本文所述，粗高岭土可以如下层离例如将并且高岭土研磨 或碾磨(例如，将粗的或加工过的高岭土的分散浆料磨碎)以实现其合 适本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含平均粒度（ｄ↓［５０］）为至少大约２微米的层离高岭土的组合物，该层离高岭土具有相对于该层离高岭土总重量不高于大约０．１７重量％的碱金属氧化物含量。

【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：EJ萨尔，TL阿德金斯，
申请(专利权)人：英默里斯高岭土公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]