[发明专利]一种凹凸棒土/二氧化硅复合粉末及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化学领域，进一步地说，是涉及一种凹凸棒土/二氧化硅复合粉末及其制备方法。

背景技术

凹凸棒土(Attapulgite)又称坡缕石(Palygorskite)，是一种纳米级多孔道晶体状水镁铝硅酸盐，不同于蒙脱土等层状硅酸盐，晶体呈棒状或纤维状结构，长500～5000nm，直径10～20nm，其晶体结构内部存在规律的，大小固定的一维孔道，其截面积为气体分子、水分子和一定大小的极性有机分子能进入孔道。这种类似于沸石通道的微孔道的存在，赋予凹凸棒土具有较大的比表面积和吸附性能。同时，由于单个晶体呈细小的棒状、针状和纤维状，在分散时，棒状纤维可保持多方位呈毡状物无规则地沉积干燥后，凝聚体之间形成大小不均一的次生孔隙，使得凹凸棒土的比表面积进一步增加，原土凹凸棒土粉体比表面积均大于125m²/g。另外，凹凸棒土单个晶体在二维方向上均达到了纳米级，属于纳米粉体材料，并且其具有耐热性好、价格低廉，是一种很有潜力的二维增强材料。由于凹凸棒土独特的晶体结构和优良的特殊性能，使得凹凸棒土在阻隔材料、吸附材料、塑料材料中有诸多应用，参见中国专利CN1394664A、CN101066766A、CN1737083A。

凹凸棒土的基本结构单元，又称棒晶，是一种天然的一维无机纳米材料，通常情况下容易聚集，形成紧密平行聚集的棒晶束或者由棒晶束间相互聚集而形成的各种聚集体。棒晶的聚集导致不能充分发挥其纳米效应和吸附效应作用。为了提高凹凸棒土的分散性能，一般采用硅烷偶联剂进行表面处理以便降低凹凸棒土表面能，参见中国专利CN101613112A。但是硅烷偶联剂价格较高，且工艺繁琐。

因此，寻找一种低成本，工艺简单的方法降低凹凸棒土表面能，提高凹凸棒土的分散性能是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的生产成本高，工艺繁琐的问题，本发明提供了一种凹凸棒土/二氧化硅复合粉末及其制备方法，该复合粉末具有多孔结构并且制备工艺简单。

本发明的目的之一是提供一种凹凸棒土/二氧化硅复合粉末。

包括：凹凸棒土和二氧化硅，所述凹凸棒土和二氧化硅的重量比为25∶75～75∶25，优选为40∶60～75∶25。

以上所述凹凸棒土，是现有技术中通常存在的凹凸棒土。所述凹凸棒土在水中可以形成溶胶或悬浮液。

本发明所述的复合粉末中棒状的凹凸棒土晶体和球形的二氧化硅粒子为相隔离的分散状态，其中棒状的凹凸棒土晶体和二氧化硅粒子相互隔离，二氧化硅粒子起到了防止凹凸棒土晶体形成紧密平行聚集的棒晶束或者由棒晶束间相互聚集而形成的各种聚集体的作用。因为这种特殊的隔离状态，使得凹凸棒土的次生空隙进一步增多，增加了凹凸棒土的介孔含量。

本发明的目的之二是提供一种所述的凹凸棒土/二氧化硅复合粉末的制备方法。

本发明的复合粉末中棒状的凹凸棒土晶体和球形的二氧化硅粒子的相互隔离的状态是由其制备方法所决定的。本发明通过将凹凸棒土悬浮液和二氧化硅粉末的悬浮液，或者硅溶胶在液体状态下混合均匀，使棒状的凹凸棒土晶体和球状的二氧化硅粒子在水中保持互相隔离分散的状态，然后经喷雾干燥，通过将悬浮液中的水快速干燥而使凹凸棒晶和二氧化硅小球的互相隔离分散的状态能够快速固定下来。

本发明的复合粉末的制备方法为：将凹凸棒土与水通过高剪切乳化机预先配制成一定浓度的悬浮液，然后与二氧化硅粉末的悬浮液或硅溶胶按所述比例进行液态混合，待混合均匀后，通过喷雾干燥的方法制备得到。

具体来讲，本发明所述的凹凸棒土/二氧化硅复合粉末的制备方法，包含有以下步骤：

a、将所述凹凸棒土与水配制成凹凸棒土悬浮液；

b、将二氧化硅粉末与水配制成二氧化硅悬浮液，按所述量将二氧化硅悬浮液与步骤a制得的凹凸棒土悬浮液混合均匀，得到混合液；

或者：按所述量将硅溶胶与步骤a制得的凹凸棒土悬浮液混合均匀，得到混合液；

c、再将所得到的混合液喷雾干燥，得到所述二氧化硅/凹凸棒土复合粉末。

以上方法中所述的水优选为蒸馏水。蒸馏水中不含离子，更有利于凹凸棒土在悬浮液中的分散。