[其他]絮凝的2∶1层状硅酸盐及由其制成的耐水制品

说明书

人们知道可由水溶胀的无机材料，特别是溶胀的硅酸盐凝胶生产出非石棉纸和/或薄片。例如，美国专利4239519号是关于制备人造、无机、含晶体可胶凝、水溶胀的片状硅酸盐和某些制品，诸如由它们制造的纸、纤维、薄膜、板材和叠层制品。这些非石棉纸和/或薄片显示出良好的高温稳定性和耐化学性。而且，由于在它们的制造中未利用石棉纤维，所以它们不存在与含石棉制品有关的损害健康的问题。

美国专利4239519号介绍一种用于生产所说的纸或片状制品的、可胶凝的硅酸盐母体的方法，它包括三个主要步骤：（a）形成一种全部或基本结晶体，该结晶体含有基本上是由锂和/或钠的水溶胀云母（选自氟水辉石、羟基水辉石、硼氟金云母、羟基硼金云母）和处于上述的云母和那些结构上相似的物质（选自滑石、氟滑石、聚锂云母、氟聚锂云母、金云母和氟金云母）之间的各种固溶体组成的结晶;（b）使该结晶体与一种极性液体（通常为水）相接触，引起溶胀和分解，同时形成凝胶;（c）视不同的应用将凝胶的固液比调整到所要求的值。玻璃-陶瓷是优选的原料结晶体。然后，使产物与大阳离子（即，离子半径大于锂离子半径）源相接触，引起凝胶的宏观絮凝，并在大阳离子和结晶的中间层中的Li⁺和/或Na⁺离子之间发生离子交换反应。

此外，美国专利3325340号和3454917号介绍了制造胀蛭石片状晶体的水分散体的方法。由于在其中导入了间充离子，诸如：（1）在每一碳基团中包含2-6个碳原子的烷基阳离子，如甲基丁基铵、正丁铵、丙铵和异戊基铵;（2）阳离子形式的氨基酸，如赖氨酸和乌氨酸;和/或（3）锂。

尽管通过上述的现有技术方法所制造的制品如纸、片料和薄膜显示卓越的耐热性，并得到广泛的应用，但是已发现这样的制品一般显示出不良的密封性，因此作为填料使用时，其用途受到限制。现有技术的制品对水具有一定程度的敏感性，当它们暴露在高温环境或浸泡在水或其它极性液体中时，一般说来，其强度大大降低、机械性能和电性能严重下降。这种水敏感性相应地限制了先有技术制品在某些场合，例如盖垫圈、电绝缘体、环境保护涂层和可以洗涤并在环境中稳定的建筑材料等方面的应用。

在此介绍若干个实施方案。

一个实施方案是介绍使用专门描述的阳离子来絮凝2∶1层状硅酸盐矿物料的水分散体的方法。令人惊奇的是，已经发现某些由二胺、三胺和四胺衍生的阳离子能絮凝2∶1层状硅酸盐，而不会保持、允许或引起硅酸盐的分散。在该方法中，由二胺、三胺和四胺衍生的阳离子能被方便地用于与每结构单元带有-0.4～1.0平均电荷的2∶1层状硅酸盐原料的水分散体进行离子交换反应。此离子交换反应将生成絮凝硅酸盐。甚至在大量的水中，这种絮凝的2∶1层状硅酸盐原料具有半固态、软的稠度。必须强调，就是这种的官能度具有絮凝这些硅酸盐的能力。赖氨酸和乌氨酸它们的酸性部分的包含会干扰絮凝，因此这样的基团应该避免。

一种制备显示出耐水性的非石棉耐高温制品的絮凝矿物原料的方法包括：（1）使每一结构单元具有平均电荷为-0.4～1.0并含可交换间充离子的溶胀2∶1层状硅酸盐与至少一种为主要由二铵化合物组成的化合物衍生的交换阳离子相接触;由此，（2）至少部分可交换的间充离子和至少部分交换阳离子之间进行离子交换反应，然而进一步规定：2∶1层状硅酸盐是通过将它与一种极性液体经充分时间的接触而使层间溶胀的，并形成凝胶。

重要的是应该认识到本法的硅酸盐产物与硅酸盐分散体、甚至与高固含量的分散体（它们是半固态凝胶）相比时也是非常不同的。本法所产生的絮凝层状硅酸盐原料不会象含其它间充阳离子诸如乌氨酸或正丁铵、正丙铵和锂的层状硅酸盐的凝胶那样容易地再分散在水中。

由于本发明的硅酸盐絮凝物处于附聚状态不易被再分散，因此本发明的离子交换产物可以洗涤，最好是用水洗涤。这是一种具有重要意义的特点，因为类似的间充阳离子交换的硅酸盐组合物所制得的硅酸盐产物并不保持附聚状态、会被洗脱或在水中被再分散。

因此，本发明硅酸盐-间充阳离子组合物的一个重要的特性是它的卓越耐水性。除此之外，本法所产生的絮凝体与现有技术的类似物相比，更容易被收集和处理。

通过使用由二胺化合物衍生的交换阳离子制备的本发明硅酸盐原料，可以制造出高温、阻燃、耐水的非石棉制品，诸如片料、纸、薄膜、纤维和叠层制品。令人吃惊的是，业已发现，这样的制品通常显示出卓越的机械性能。这一点可从试验部分中列出的拉伸强度和抗穿破数据看出。