[发明专利]一种高白度粘土的复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高白度粘土的复合物及其制备方法，具体涉及一种用磷酸 根、磷酸钛及二氧化硅或氧化铝协同增白粘土的方法。

背景技术

粘土是一种储量大和应用范围广的非金属矿物。然而，天然粘土矿物中含有 各种杂质，许多显色元素(如铁)的存在使得粘土的白度较低，从而不能在造纸、 涂料、化妆品和高分子填充等需要高白度的高端领域得到推广运用。中国专利 CN1884207A提出一种草酸钠和盐酸复合除铁来提高凹凸棒石的白度，该方法废 酸多，容易造成环境污染，而且产品的白度提升不理想。中国专利CN100529255C 提出一种利用二氧化钛包覆改性凹凸棒土的方法，该方法制备的改性凹凸棒土粉 作为造纸填料，改善纸张白度、光泽度、印刷性能，提高纸品质量。但该方法需 要加入大量草酸、酒石酸或柠檬酸等作为配合剂，会造成产品成本较高且对环境 构成污染。中国专利CN101423673A在粘土表面负载二氧化钛的同时，采用络 合剂将显色元素去除，得到较高白度的粘土，但是存在二氧化钛负载量过大、络 合剂价格昂贵的问题，使得生产成本过高。

本发明一方面利用磷酸根沉淀粘土酸化出来的显色元素，使之生成浅色或白 色的磷酸盐沉淀，另一方面通过磷酸钛和二氧化硅对粘土进行表面包覆，在低成 本下获得了高白度的粘土。所得高白度粘土可运用于造纸、内外墙涂料、防锈涂 料和高分子填充等领域，极具运用前景。目前，该方法未见文献报道。

发明内容

鉴于背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种低成本、操作简便 和对环境污染小的高白度粘土的制备方法。

本发明的思路是：先用酸将粘土中的显色元素以离子形式溶出，再利用磷酸 根与显色元素离子反应，生成浅色或白色沉淀。然后在粘土表面包覆白色磷酸钛， 最后包覆二氧化硅或氧化铝进一步提高白度，二氧化硅或氧化铝的存在使粘土复 合物表面富含硅羟基或铝羟基，增强表面的反应活性。

本发明所采用的具体技术方案是：先将四氯化钛溶液加入到粘土浆料中使粘 土中的显色元素以离子形式溶出，然后加入磷酸水溶液，使得显色元素的磷酸盐 沉淀及磷酸钛沉淀负载在粘土的表面，最后加入硅酸盐溶液或铝酸盐溶液，使生 成的二氧化硅或氧化铝再次对粘土进行复合，从而获得高白度的粘土。

本发明涉及一种高白度粘土的复合物，该复合物主要成分为：粘土-磷酸钛- 二氧化硅、粘土-磷酸钛-氧化铝或粘土-磷酸钛-二氧化硅-氧化铝三种结构。该复 合物的制备方法包括如下步骤：

1、将质量百分含量为10％～50％的TiCl₄水溶液加入到粘土浆料中，在 0～100℃下搅拌酸化1～24h；

2、调节步骤1所得的料液的温度为50～90℃，一边搅拌，一边加入质量百 分含量为5％～85％的磷酸水溶液，恒温反应0.5～6h；

3、在反应温度为50～90℃的条件下，把质量百分含量为5％～30％的硅酸盐 水溶液、铝酸盐水溶液或硅酸盐与铝酸盐组成的混合水溶液加入到步骤2所得的 反应体系中，调节体系的pH＝6.0～9.0，调节完毕后，继续保温反应0.5～10h；

4、过滤，并用去离子水反复洗涤除去可溶性盐，干燥，粉碎，即得高白度 的粘土。

步骤1所述的粘土为凹凸棒石(土)、海泡石、蒙脱石(土)、伊利石、云 母和滑石中的一种。

步骤1所述的粘土浆料中粘土与水的质量比为0.05～0.25∶1。

步骤1所述的TiCl₄水溶液用量以纯TiCl₄的质量计，TiCl₄与粘土的质量比 为0.25～1∶1。

步骤2所述的磷酸水溶液用量纯磷酸的质量计，磷酸与TiCl₄的质量比为 0.6～0.8∶1。

步骤3所述的硅酸盐为硅酸钠和硅酸钾中的一种。

步骤3所述的铝酸盐为偏铝酸钠。

本发明的优点是：

(1)利用四氯化钛溶液水解产生的盐酸将粘土中的显色元素以离子形式溶 出，不需另外再加酸。