[发明专利]合成水菱镁矿粒子及其制备方法

说明书

本发明公开具有以下(1)至(3)的特征的合成水菱镁矿粒子及其制备方法。(1)通式Mg_3.8～5.2(OH)_1.8～2.15(CO₃)_3.7～4.2·mH₂O(在通式中，m为0～5)。(2)合成水菱镁矿的平均粒径为0.5～2.3μm，粒子形态为边缘凹凸不平的板状物向各个方向层叠而成的形态。(3)当利用BET法检测时，合成水菱镁矿粒子具有20～55m²/g的比表面积。

技术领域

本发明涉及合成水菱镁矿及其制备方法。更详细地涉及单分散度高的合成水菱镁矿粒子及其制备方法：控制反应物质的pH值及反应温度，添加氢氧化钠以控制合成时产生的剩余离子，并且防止粒子之间的凝聚。

背景技术

水菱镁矿作为镁的含水碳酸矿物，其性状作为低热水性矿物，在蛇纹岩及富镁的变质的火成岩中形成脉状，确认到在澳大利亚，美国加利福尼亚等地采矿生产。众所周知，作为共生矿物有方解石，亚砷酸盐(argonite)或风化作用形成，水菱镁矿其化学式为Mg₅(OH)₂(CO₃)₄nH₂O(n为5以下)，结晶学上特征为单斜结晶类等。这种水菱镁矿与碳酸钙镁石(huntite)混合广泛用作阻燃剂、聚合物的阻燃添加剂、氨纶的添加剂，其使用量也逐渐增加。

从这种矿物入手天然水菱镁矿是其供给量有限，并且根据所採掘的矿物的供给源其化学结构不同，因此在需要规定的化学结构及品质的水菱镁矿的产业界无法使用如上所述的具有粗糙品质的水菱镁矿。对此，很久一起开始本领域一直期待出现具有规定品质的水滑石。

专利文献1中公开“水菱镁矿的制备方法，上述水菱镁矿的制备方法的特征在于，向少量的水中加入粗劣的原料物质并进行搅拌来制备浆料，将此浆料几乎加热至沸点，进行搅拌，并将热浆料与冷水混合，来生成具有75℉以下的混合物，在悬浮液中分离重的粒子，利用筛子(筛眼：约80目)筛出”。但是此方法存在如下缺点：反应温度过高，需要长的反应时间，而不是经济型方法，对所取得的水菱镁矿还要进行粉碎，利用筛子筛出，才能取得所需的粒度的水菱镁矿，在提纯中需要使用有机溶剂等，因此目前不使用这种方法。

专利文献2中公开“得到改善的水电镁的制备方法，对于含有镁及碱金属碳酸盐的水溶性盐，通过双重分解反应沉淀水菱镁矿而取得，上述得到改善的水电镁的制备方法的特征在于，将上述沉淀物在由具有通式M_n+2P_nO_3n+1(M为碱金属，n为1以上的整数)的磷酸盐中选择的0.1～10g的结晶化改善剂的反应媒质的存在下进行反应”。通过此方法取得的水菱镁矿的流动性好、均质、表面密度高，从而具有大的改善，但是平均粒径为80～170μm，粒径大，用途有限，反应时间过长，从而存在不是经济型方法的问题。

专利文献3的实施例1等中公开“使高纯度的氢氧化镁悬浮于氢氧化钾水溶液之后，把悬浮液放入高压反应器中，向反应器中高压投送CO₂气体并取得溶液，将所取得的溶液放入微波炉，利用高电流加热10分钟而制备水菱镁矿粒子”。此方法将碳酸气体用作碳酸盐供给源，因此反应时间长，并且在所取得的水菱镁矿中混合有氢氧化镁，生产烟草纸时使用是没有问题，但是在仅需要水菱镁矿的领域中难以使用。

专利文献4中公开制备水菱镁矿的方法，通过对选自由氧化镁、菱镁矿、碳酸镁、氢氧化镁、透钙磷石及它们的混合物组成的组中的一种以上的氧化镁供给原料进行熟化(slake)，来至少在一部分中将氧化镁转换为氢氧化镁，通过在其中使气体相CO₂和/或含有碳酸盐的阴离子进行反应，来至少将一部分转换为沉降三水菱镁矿(nesquchonite)，通过对所取得的沉降三水菱镁矿及沉降碳酸钙进行热时效处理(heat ageing)，来制备水菱镁矿。