[发明专利]一种蛭石纳米片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种蛭石纳米片及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将高膨胀率膨胀蛭石和双氧水溶液混合得到膨胀蛭石悬浮液；对所述膨胀蛭石悬浮液进行搅拌剪切得到膨胀蛭石悬浊液；对所述膨胀蛭石悬浊液进行纳米化剥离分散得到粗制蛭石纳米片分散液；对所述粗制蛭石纳米片分散液进行沉降分离得到精制蛭石纳米片分散液和底部沉淀物；对所述精制蛭石纳米片分散液进行固液分离和干燥得到蛭石纳米片。本发明的蛭石纳米片制备方法具有设备选型与控制普适性强，生产过程中绿色环保，化学助剂无污染，便于工业化生产等优点。

技术领域

本发明属于无机非金属功能材料和矿物功能材料技术领域，具体来说，涉及一种蛭石纳米片及其制备方法。

背景技术

蛭石为TOT型层状硅酸盐矿物，其TOT结构层的厚度小于1nm，结构之间(层间域)含有水化阳离子和水分子。对蛭石进行高温急剧加热，其层间水可受热蒸发为气体，由于气体溢出的压力，使结构层沿解离面(位于蛭石的层间域)二维方向分离，形成膨胀蛭石。膨胀蛭石中的细薄的叠片构成大量间隔层，且层间充满空气，因此其具有很小的堆密度和导热系数，被认为是一种优良的防火、吸音、隔热的轻质环保材料。

我国蛭石年产量已达10万吨，占世界总产量的12.5％，但应用方面仍与欧美发达国家存在较大差距。所生产的蛭石大多焙烧后直接应用于建筑业及农业，对于其他领域的应用仍显薄弱，导致蛭石应用领域狭窄、利用率低，深度加工产品少，科技含量低。诸多学者在蛭石基复合材料制备方面作了大量研究工作，运用先进的复合材料制备技术将传统蛭石材料赋予新的功能特性。但大部分复合材料的制备工艺比较苛刻，仍局限于实验室研究，且在制备过程中由于蛭石并未能实现良好的纳米级的分散，导致蛭石片对复合材料的力学性能提高不显著。因此，对蛭石的剥离分散制备纳米片技术具有十分重要的现实意义，可大大拓宽蛭石资源的应用领域，提高蛭石产品的附加值和利用效率。

当前，蛭石剥离技术主要通过对蛭石原矿进行化学改性及机械剥离处理。制备过程中或采用有机助剂、或设备和工艺复杂、或产率低，而且大多处在实验室阶段，所产生废液难以处理，对环境污染大等。所获得的蛭石片或复合产物仅适用于特定的领域，不利于推广使用，限制了蛭石矿产资源的应用范围。尚未制备出未改性或单一的以蛭石纳米片独立存在的产品，也未有与该蛭石纳米片制备相关的技术方案和方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种蛭石纳米片的制备方法，该方法工艺简单、绿色环保、便于工业化应用。本发明的另一目的在于提供一种蛭石纳米片，该蛭石纳米片在造纸、涂料、油漆和塑料、橡胶等行业中可作为纳米增强材料，也可用作防火阻燃涂层、保温隔热材料、吸附材料、催化材料及密封(密气、密水)材料填料等。

本发明一方面提供了一种蛭石纳米片制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将高膨胀率膨胀蛭石和双氧水溶液混合得到膨胀蛭石悬浮液；对所述膨胀蛭石悬浮液进行搅拌剪切得到膨胀蛭石悬浊液；对所述膨胀蛭石悬浊液进行纳米化剥离分散得到粗制蛭石纳米片分散液；对所述粗制蛭石纳米片分散液进行沉降分离得到精制蛭石纳米片分散液和底部沉淀物；对所述精制蛭石纳米片分散液进行固液分离和干燥得到蛭石纳米片。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述高膨胀率膨胀蛭石可具有蛭石和/或金云母和/或水金云母-蛭石间层矿物的物相。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述高膨胀率膨胀蛭石可为蠕虫状，长度可为1～5cm，堆积密度可为15～250kg/m³，截面直径可为1～12mm。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述膨胀蛭石悬浮液的固液质量体积比可以为1:10～1:500。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述双氧水溶液的质量分数可为5～30％。