[发明专利]一种高黏度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高黏度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，是先将天然凹凸棒石原矿经破碎、对辊后分散到酸性水溶液中进行活化处理，再依次经过旋流分级处理和超声棒晶束解离处理得到棒晶束解离后的悬浮液；然后向悬浮液中加入无机盐搅拌反应得到改性悬浮液；改性悬浮液经固液分离得到，最后将滤饼对辊成薄片，干燥得到无机凝胶产品。本发明通过对酸活化、提纯以及棒晶束解离后的凹凸棒石悬浮液进行无机盐改性等，有效提升了改性效果和凝胶产品黏度，得到具有优异的悬浮稳定性、黏度和适应性的凹凸棒石基矿物无机凝胶产品，可作为增黏剂、悬浮稳定剂应用于高端涂料、生物医学或日用化学品等领域。

技术领域

本发明涉及一种矿物无机凝胶的制备方法，具体涉及一种高黏度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，属于纳米矿物功能材料制备和非金属矿深加工技术领域。

背景技术

众所周知，在涂料、油漆、纺织、造纸和日用化学品等行业需要大量使用凝胶类助剂来提高产品的黏度、悬浮稳定性和流变性能。传统的增粘产品主要有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚丙烯酸等，新兴的增粘产品主要有羧甲基纤维素、海藻酸钠和改性淀粉等。近年来，利用天然黏土矿物制备无机凝胶的技术和工艺受到了广泛关注和研究，也形成了一系列代表性产品例如膨润土增稠流变剂，使用时会形成片层相互搭接的立体空间网状结构，具备较好的悬浮稳定性、增稠性和触变性，其制备技术和工艺也相对成熟，并在涂料和日用化学品等方面得到应用。随着涂料、油墨、化妆品等高端产品行业的快速发展，矿物无机凝胶在实际应用中也受到一定限制，例如膨润土增稠流变剂耐电解质性能差等，满足不了高端产品对其应用的需求。凹凸棒石由于具有独特的纳米棒状晶体形貌和可调控的表面电荷，通过棒晶间的静电和氢键作用可形成稳定的胶体网络结构，同时其悬浮液还具有其他黏土矿物悬浮液所不具备的优异抗电解质絮凝能力，即使在高温和高压条件下也具有很好的稳定性，适用于水和电解质等多种体系的增黏、增稠。因此，凹凸棒石被公认为制备矿物凝胶的理想材料，所制备的凝胶产品可广泛应用于在涂料、油漆、印染和造纸等精细化工领域。

凹凸棒石基无机凝胶的制备方法和应用也已成为研究热点之一，如中国发明专利CN102476805B（改善凹凸棒黏土胶体稳定性的方法）、CN103395797B（利用水氯镁石改善凹凸棒黏土胶体性能的方法）、CN107555445B（一种硅酸镁铝无机凝胶及其制备方法）、CN111700813A（保湿化妆品、保湿面膜及改性凹凸棒石）、CN107902662A（一种高分散性高粘度硅酸镁铝无机凝胶的制备方法）、CN110028076 （一种提高凹凸棒石无机凝胶粘度的方法）等专利均涉及此项内容。然而，上述凹凸棒石基无机凝胶的制备方法中均未涉及对活化提纯和超声棒晶束解离处理后的凹凸棒石悬浮液进行镁盐、铵盐或磷酸盐的改性以及后续强力干燥等影响凝胶产品性能的重要工艺，本发明结合酸活化、提纯解离以及改性处理等多种工艺，改变凹凸棒石棒晶的分散程度和表面电荷，增强棒晶间的排斥力，提高产品的悬浮稳定性和胶体性能，制备出一种高黏度、高悬浮稳定性和高适应性的凹凸棒石基矿物无机凝胶，此项技术或工艺没有相关研究报道，也未见应用的先例。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有无机凝胶在制备和应用过程中存在的不足之处，提供一种高黏度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，可作为高端涂料、生物医学或日用化学品等的悬浮稳定剂、增稠剂或流变助剂。

本发明制备高黏度凹凸棒石基无机凝胶的方法，是先将天然凹凸棒石原矿经破碎、对辊后分散到酸性水溶液中进行活化处理，再依次经过旋流分级处理和超声棒晶束解离处理，得到棒晶束解离后的悬浮液；然后向棒晶束解离后的悬浮液中加入无机盐，搅拌反应2~6h得到改性悬浮液；改性悬浮液进行固液分离得到含水量40~50%的滤饼，最后将滤饼对辊成1~2mm的薄片，再经强力干燥处理，得到无机凝胶产品。

所述天然凹凸棒石原矿中凹凸棒石含量不低于40%。所述天然凹凸棒石原矿经破碎至50目以上。