稳定的硅铝酸盐浆液制造技术

一种含水浆液，其包含：　　　　（ａ）一种结晶硅铝酸盐，由下列经验式表达：　　　　Ｍ↓［２／ｎ］Ｏ·Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］·ｘＳｉＯ↓［２］·ｙＨ↓［２］Ｏ　　　　其中Ｍ代表第一金属部份，所述第一金属化合价为ｎ；ｘ表示硅原子与铝原子之比；ｙ表示水分子与铝原子之比；　　　　（ｂ）第二金属盐，该第二金属选自第Ⅲ族金属、第Ⅳ族的金属元素、镁、钛、铬、铁、镍、铜、锌、锆和银，所述第二金属盐以足以置换约２．０－约４０ｗｔ％的第一金属部份的量存在；和　　　　（ｃ）二氧化硅颗粒，其具有大于５００ｍ↑［２］／ｇ的ＢＥＴ表面积和以氮气测压法测定的小于２．１ｃｍ↑［３］／ｇ的孔体积。（*该技术在2023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】
本专利技术涉及结晶硅铝酸盐的含水浆液，具体而言涉及具有受控流变性质的结晶硅铝酸盐浆液。已经发现结晶硅铝酸盐，或沸石，在诸如造纸的应用中作为填料的用途。对于这种用途，以含水浆液的形式批量输送沸石是方便的。特别有用的具有较低pH值且除沸石外还含有多价盐的含水沸石浆液描述在以WO01/94512公开的PCT申请中。这些浆液是稳定的，并且在静置时不沉降，但是由于它们具有轻微胶凝的结构，有时难以将它们从容器中完全卸除。本专利技术的一个目标是提供此类浆液的一种改性型式，该浆液具有抗沉降且能容易地从容器中卸除的结构。根据本专利技术，一种含水浆液包含(a)一种结晶硅铝酸盐，由下列经验式表达M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O其中M代表第一金属部份，所述第一金属化合价为n；x表示硅原子与铝原子之比；y表示水分子与铝原子之比；(b)第二金属盐，该第二金属选自第III族金属、第IV族的金属元素、镁、钛、铬、铁、镍、铜、锌、锆和银，所述第二金属盐以足以置换约2.0-约40wt％的第一金属部份的量存在；和(c)二氧化硅颗粒，具有大于500m2/g的BET表面积和以氮气测压法测定的小于2.1cm3/g的孔体积。为简单起见而采用以上形式的经验式表达组分的摩尔比，但是可以看出在该式中Si原子与Al原子的比等于x/2，水分子与Al原子的比等于y/2。第一金属M可以是任何能构成具有以上经验式的结晶硅铝酸盐结构的金属。M优选碱金属，并且优选的碱金属是钠。本专利技术中所用的结晶硅铝酸盐通常称为沸石，并且可以具有任何已知沸石的结构。Donald W.Breck的标准著作“Zeolite MolecularSieves”中描述了许多沸石的结构和性质，由Robert E.KriegerPublishing Company出版。通常，以上经验式中的x值在1.5-10的范围内。代表沸石孔穴中所含水量的y值可宽范围地变动。无水材料中y＝0，而在充分水合的沸石中，y通常可高达5。用在本专利技术中的沸石可以基于天然或合成的硅铝酸盐，优选的沸石类型具有称为沸石P、沸石X或沸石A的结构。特别优选的沸石类型是EP-A-0384070、EP-A-0565364、EP-A-0697010、EP-A-0742780、WO-A-96/14270、WO-A-96/34828及WO-A-97/06102中描述的那些沸石，在此将这些文献全文引入作为参考。EP-A-0384070中所述的沸石P具有以上给出的经验式，并具有在本专利技术中特别有用的结构，其中M代表碱金属，x值高达2.66，优选在1.8-2.66的范围内。用以制备用在本专利技术中的混合物的第二金属盐的优选用量取决于多种因素，例如实际选择的第二金属、实际选择的结晶硅铝酸盐及期望获得的效果(尤其是期望的浆液pH值)。有用混合物所含的第二金属盐的量足以置换3.0-30wt％的第一金属，更优选3.0-20wt％的第一金属。用于本专利技术混合物中的第二金属盐的适宜量，以克计，取决于沸石的组成及第二金属上的电荷，但是易于被本领域技术人员计算。例如，具有经验式Na2O·Al2O3·2SiO2的沸石(无水A型沸石)含16.2gNa/100g沸石。一个铝离子能够置换三个钠离子。因此，将钠和铝的原子量考虑在内，可以算出含100g无水沸石A和0.317g适宜盐形式的Al的混合物是适用于本专利技术的混合物，并且含有足够的第二金属(即铝)盐以置换5wt％的第一金属部份(即钠)。已经观察到第二金属离子具有较小尺寸或较高电荷的第二金属盐作为控制沸石浆液pH值的手段更为有效。因此，当第二金属盐是铝盐时，相对于该盐是镁盐时，金属盐对浆液pH值的影响更为显著；而镁盐比锌盐的效果更为显著。优选用于本专利技术的第二金属为铝、锆和锡。适用于造纸业的浆液优选具有大致中性的pH。特别适用于本专利技术的浆液含有一定量的第二金属，其足以形成具有6-9范围内，优选7-9范围内的pH值的浆液。调整本专利技术浆液中所用结晶硅铝酸盐的粒径以适应期望的用途。通常体积平均粒径大于0.1μm，并且通常小于20μm。更优选地，结晶硅铝酸盐具有0.5-10μm范围内的体积平均粒径。对于用作纸的填料，优选结晶硅铝酸盐具有1-5μm的体积平均粒径。已知多种估算粒径的方法，所有的方法得到的结果差别细微。本专利技术中，用Malvern Mastersizer经从超声分散在软化水中的颗粒的光散射测得粒径分布。体积平均粒径是在从该分布测定的50％总体积下的平均粒径。结晶硅铝酸盐的量，以存在于浆液中的硅铝酸盐的干重计，通常在20wt％以上，并且常常在30wt％以上。浆液中硅铝酸盐量的上操作极限取决于浆液的粘度，当存在干重超过65％的硅铝酸盐时，对许多应用来说其粘度很可能太高了。总之，根据本专利技术，基本上由结晶硅铝酸盐、第二金属盐、二氧化硅和水组成的可用浆液含有不超过50wt％的硅铝酸盐(基于干重)。为了本专利技术的目的，认为干硅铝酸盐是已经在105℃加热至恒重的硅铝酸盐。本专利技术的浆液含有如前指定的第二金属盐。可以使用一种第二金属(如限定的)的一种以上盐的混合物或一种以上第二金属(如限定的)的盐。适宜的盐包括例如氯化物(例如氯化锡)等卤化物、硝酸盐以及优选硫酸盐(例如硫酸铝、硫酸镁、硫酸锌或硫酸锆)。该浆液还包含二氧化硅，其BET表面积大于500m2/g。优选该二氧化硅具有大于600m2/g的BET表面积。通常该表面积小于1200m2/g该二氧化硅还具有以氮气测压法测定的小于2.1cm3/g的孔体积。优选该孔体积小于1.2cm3/g。优选该二氧化硅是硅胶或沉淀二氧化硅。优选该二氧化硅具有0.5-30μm范围内的体积平均粒径，如用Malvern Mastersizer所测。该二氧化硅的体积平均粒径更优选在2-15μm范围内。相对于结晶硅铝酸盐的干重，优选二氧化硅以0.2-40wt％的量存在于浆液中。相对于结晶硅铝酸盐的干重，更优选二氧化硅的存在量在0.5-15wt％范围内，并且，相对于结晶硅铝酸盐的干重，所用二氧化硅的量常常在1.0-5.0wt％范围内。本专利技术中所用的结晶硅铝酸盐可用常规方法制备。例如，A型沸石可以如下制备将铝酸钠和硅酸钠在环境温度至沸点范围内的温度下混合形成凝胶；在通常为70-95℃的温度下搅拌使凝胶老化，分离由此形成的结晶硅铝酸钠；洗涤，通常pH在10-12.5范围内；并干燥。P型沸石可以类似的方法制备，但是P型沸石的形成是通过将P型晶种加到铝酸钠和硅酸钠的混合物中引发的。本专利技术的浆液可以各种方法制备。可以任意顺序混合结晶硅铝酸盐、第二金属盐和水。然而，一种优选的方法包括以适宜的浓度形成第二金属盐的溶液，搅拌加入结晶硅铝酸盐，随后加入二氧化硅，同时继续搅拌。以下测试用在本专利技术中。BET表面积和孔体积用美国的Micromeritics提供的ASAP 2400装置采用多点法以Brunauer，Emmett和Teller(BET)的标准氮气吸附法测定二氧化硅的表面积。该方法与S.Brunauer，P.H.Emmett和E.Teller在J.Am.Chem.Soc.，60,309(1938)中的论文内容相一致。孔体积由ASAP 2400装置的操作手册中所述的单点法测定。在于约-196℃下测定之前，将试样在270本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A·J·托夫特，S·R·斯特宾格，S·G·埃里森，
申请(专利权)人：伊尼奥斯硅石有限公司，
类型：发明
国别省市：