[发明专利]一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法

说明书

技术领域

本发明属于超薄地开石的制备领域，具体涉及一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法。

背景技术

根据国际粘土研究协会（AIPEA）分类，地开石属于高岭石族含水铝硅酸盐粘土矿物，由硅氧四面体和铝氧八面体共用氧连接，并通过氢键沿着C轴堆垛而成的结构，其化学式、结构单元和同族的高岭石矿物一样，差别仅在于构造单元层的堆叠规律有所不同。

长期以来，地开石相比于同族的高岭石研究较少，但尽管晶体结构等矿物学特征与高岭石不同，其同样具有可塑性、高白度和电绝缘性等性能，在很多领域可以作为替代品使用。近年来，对超细、超薄地开石产品的需求量日益增大，大径厚比的片状地开石晶粒，工业应用中将会增强地开石的造纸性能，提高其陶瓷原料的挤压成形性质和成型干燥强度，从而大大增加地开石的价值。但由于加工技术、设备和资源等因素的影响，超细、超薄的片状地开石的生产远远不能满足市场的需要，所以地开石纳米晶片的制备在生产实践中具有重要的意义。

剥片是地开石深加工工艺中的一种基本工艺技术，由于天然地开石基本为热液蚀变形成的，其堆垛成蠕虫状或书页状，剥片就是这种叠片状集合体中通过剥离分层，把其分成较为单一薄片状。传统的剥片分离主要分为机械剥片和研磨剥片，如湿法或干法旋转磨（滚动磨、回转磨）、搅拌磨、振动磨和气流磨，通过摩擦、碰撞使地开石晶体沿解理破碎成很碎的晶片。尽管机械剥片和研磨剥片在地开石深加工剥片中得到了广泛的应用，但该方法生产效率低、能耗大、投资成本高、研磨效率差、更重要的是过度研磨会破坏晶体结构，导致其产品性能不佳。插层剥片是利用化学试剂插入到地开石层间并使结构层张开、解离，从而达到剥片的目的。利用插层剥片剥离地开石集合体，不仅可以保持良好的晶体结构，使晶体性质保持不变。插层剥片技术可提高物理化学稳定性、白度、表面积，有效地提升其应用范围，并广泛用于陶瓷、电子、造纸、橡胶、塑料、石油化工、环境等行业。

本发明以地开石为原料，使用插层剥片的方法制备超细、超薄、高表面积、晶体结构保持良好的超薄地开石片层。该技术能耗低且绿色环保，选用该制备方法制备高品质地开石，不仅降低了生产成本，而且又提高地开石产品档次的重要途径，为地开石的高附加值产品的开发提供了新的途径，从而实现资源的充分利用和可持续发展，具有十分重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种简便、高效、经济的以地开石为原料使用插层-剥片的方法制备超细、超薄、高表面积、晶体结构保持良好的地开石片层，其原料来源丰富，资源利用率高，工艺流程简单、高效，有效提高地开石的附加值，且经济实用、绿色环保。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其具体步骤如下：

采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石-醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。

所述地开石原料是经挑选、提纯、破碎、研磨，过100-200目筛后，得到的。

地开石-醋酸钾插层复合物制备的具体步骤为：将地开石原料分散于质量浓度为 5 %-71.8 %的醋酸钾溶液中，搅拌15-30分钟后静置24-60 h。

地开石-醋酸钾插层复合物剥片的具体步骤为：将制备的插层复合物用蒸馏水混合洗涤，重复三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，达到剥片的目的。

插层剥片产物经过滤后，置于60-120℃烘干4-24 h，得到超薄地开石。

地开石插层剥片后的片层厚度为287.2-290.5 Å，粒径为15-20μm，比表面积为50.69-55.36 m²/g。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明使用福建某矿区储量巨大脉石矿物地开石为原料，能耗低，且绿色环保，选用合适的制备方法制备了超薄地开石片；

（2）本发明为地开石的高附加值产品开发提供了新的途径，极大地降低了矿区尾矿库的库容，从而实现资源的充分利用和可持续发展；

（3）制备过程无需机械研磨，所制备的地开石晶片薄、晶粒细、表面积大且地开石的晶体结构保持良好；

（4）制备工艺流程简单，易于操作，可规模化生产，便于推广。

附图说明

图1 实施例1制得的地开石和地开石原料的X射线衍射图谱。

图2 实施例1制得的地开石和地开石原料的在羟基振动区的红外光谱图。