[发明专利]制备包含含有硅、锗和金属的合成矿物颗粒的滑石组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备组合物的方法，所述组合物是滑石组合物，其包含至少一种式(Si_rGe_1-r)₄M₃O₁₀(OH)₂的含有硅、锗和金属的合成矿物，所述合成矿物是化学和结构上非常类似天然滑石的颗粒。矿物颗粒的粒径依赖于实施方法时应用的特定参数，从几十纳米到约十微米不等，其粒径分布基本上为单峰和单分散的。本发明还涉及通过实施该方法得到的滑石组合物，其具有类似于，甚至优于天然滑石的性能，尤其是机械性能和化学性能，其在许多应用中能被用作天然滑石的替代物。

背景技术

天然滑石是一种矿物，式Si₄Mg₃O₁₀(OH)₂的水合硅酸镁，其具有叠层的结构组织；每层具有的晶体结构由在两个倒四面体层之间插入八面体夹层构成。

基本上以细粒形式使用的滑石在许多工业领域有应用：热塑性塑料、弹性体、纸、油漆、清漆、织物、冶金、医药、化妆品、植物检疫产品、肥料等，其中滑石被掺入这些组合物中作为惰性填料(例如为了化学稳定性而稀释活性物质、昂贵材料)或者作为功能助剂(例如以纠正/增强各种材料的特定机械性能或电性能)、作为润滑剂、软化剂、疏水剂等。其相当强的吸油能力也开启了许多新颖的污染控制技术的开发前景。

对于许多所述应用，高纯度、多层性和颗粒精细度、以及窄的粒径和多层分布是期望的，因为它们可以决定最终产品的质量。

然而，为了由天然滑石块制备粉状组合物，传统的研磨和处理滑石的技术无法使上述标准得到真正精确的控制。

目前还没有100％纯的天然滑石的分离固体组合物；不是所有的所述组合物的颗粒都具有化学式Si₄Mg₃O₁₀(OH)₂，因此这仅仅是非常理论性的。天然滑石的纯度和杂质属性(或高或低的Fe、Al、F含量，和痕量的Mn、Ti、Cr、Ni、Ca、Na和/或K)依赖于母体沉积。

同样，粒径(粉状颗粒的精细度和粒径分布)基本上依赖于所用的机械研磨技术和设备。由天然滑石通过机械研磨得到的粉末通常具有约数微米到数百微米的粒径。

除了导致颗粒的粒径分布的明显波动，机械研磨还导致滑石的结构逐渐的和显著的恶化，和在其晶体结构中出现大量缺陷。研磨越精细，所导致的最初晶体结构的变化越大。

关于这一点，已知一种包含70-120nm的颗粒的粉状天然滑石组合物，由一种特别强烈的机械研磨方法制备。除了很大程度上改变矿物的晶体结构外，作为由天然滑石制备的任何组合物的情况，不是100％纯的。

另外，多年来，合成滑石的制备已经是理论和科学研究的目标，但是至今还没有得到满意的实践结果——尤其是与在工业规模上应用时质量和收益限制相容的结果。

Decarreau等人于1989年的出版物(“Synthèse et stabilitédes stévensiteskérolites et talcs，magnésiens and nickélifères，entre 80 et 240℃”-R.Acad.Scie.Paris-t.308，series II，p.301-306)提到一种方法，其依据应用的操作条件，导致具体形成或多或少的富镁蒙脱石、腊蛇纹石和/或滑石。

所述方法开始于通过硅酸钠溶液与氯化镁(或氯化镍)溶液间的反应得到的初始共沉淀物的形成。而后得到高度水合硅金属(silicometallic)凝胶，其为均一凝胶状，化学式为：Si₄Mg₃O₁₁，n′H₂O(或Si₄Ni₃O₁₁，n′H₂O)。一系列离心和用蒸馏水洗涤使硅金属凝胶不含由共沉淀反应形成的NaCl。