[发明专利]一种直接利用盐湖卤水合成季铵盐改性有机硅酸镁锂的合成方法

说明书

本发明公开了一种直接利用盐湖卤水合成季铵盐改性有机硅酸镁锂的合成方法，其特征在于，该合成方法以资源丰富且极为低廉的盐湖浓缩卤水为起始反应物料，加入水玻璃、可溶性镁盐、可溶性钠盐、可溶性钠盐等，以稀土离子改性/季铵盐SiO₂微凝胶为模板，通过低温水热合成工艺制得有机硅酸镁锂，其在有机介质中增粘增稠性能优异，应用前景极为广阔。

技术领域

本发明涉及有机蒙皂石族矿物合成领域，具体涉及一种高透明度、高稠度、高粘度、高膨胀性的有机硅酸镁锂的合成方法。

背景技术

蒙皂石族矿物（smectite）含有二八面体亚族（主要是硅酸镁铝，民间主要叫作“蒙脱石”）和三八面体亚族（主要是硅酸镁锂，民间主要叫作“锂皂石”）。天然开采得到的蒙皂石族属矿物有十几种之多，除了蒙脱石和硅酸镁锂两种主要矿物，还有绿脱石、贝得石、镁皂石、斯皂石等。在所有蒙皂石族矿物中，膨胀能力最强的是硅酸镁锂（hectorite）。自然界中硅酸镁锂资源非常稀少（全球仅有美国加州Hector地区与我国新疆托克逊榆树沟地区存在工业开采价值的硅酸镁锂矿山），而且天然硅酸镁锂矿物中杂质含量高，提纯困难，在很大程度上限制了其在各行业的应用。目前主要是通过人工合成方法得到纯度高、化学性能稳定的商品化硅酸镁锂，而从天然矿物中提炼的硅酸镁锂精矿商品尚未见任何报道。

硅酸镁锂晶格结构是由上下两层Si-O四面体中间夹一层Mg-O三八面体所组成；由于Mg-O三八面体中部分Mg²⁺被Li⁺所置换，因而其结构呈现出强缺电子性；为了弥补电荷平衡，其层间需要吸收相应数量的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子。这些层间阳离子可被有机阳离子所取代，由此生成有机硅酸镁锂能在二甲苯、酯类、酮类、植物油等有机介质中膨胀、剥离、直至形成“卡片房子”凝胶结构，从而赋予有机介质高粘度、高稠度以及高触变性。有机硅酸镁锂的流变效果极为理想，其增稠增粘能力高达有机膨润土（有机蒙脱石）的数十倍。

但是，由于人工合成硅酸镁锂本身价格很昂贵（国外进口商品Laponite RD高达150元/公斤），因而以其为基料通过插层反应所制备的有机硅酸镁锂的价格就更加昂贵，性价比很低，极其难以获得广泛应用，仅仅在极少数高端化妆品、油墨、药品等行业得到少量运用。因此，如何低能耗、高效地合成制备应用性能优异且性价比高的有机硅酸镁锂是当今国内行业迫切所要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高效、高品质、高性价比的有机硅酸镁锂的合成方法。该合成方法以青海柴达木盆地盐湖浓缩卤水为起始反应物料，首先以稀土离子改性/季铵盐SiO₂微凝胶为模板，合理调节各种元素的配比，再通过低温水热合成工艺制得有机硅酸镁锂，其在有机介质中膨胀和剥片速度快、透光率高、稠度粘度大，应用性能极为优异。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 ：

一种直接利用盐湖卤水合成季铵盐改性有机硅酸镁锂的合成方法，其特征在于：首先将1~5份稀土物质完全溶于100份水玻璃，同时将10~30份季铵盐完全溶于100份纯水中，然后将季铵盐溶液加到水玻璃中并充分搅拌15~30min；再加入100~200份盐湖浓缩卤水，然后通过补加可溶性镁盐和可溶性锂盐调节反应体系满足0.01≤n(Li)/n(Mg)≤0.5；之后升温至60~95℃并保温搅拌反应4~8h；最后停止加热，反应物料经过滤并充分洗涤，再在150～250℃下充分干燥，即制得有机硅酸镁锂。