专利名称：层状二硅酸钠及制备的制作方法
技术领域：
本发明层状二硅酸钠及制备属于无机应用材料领域，具体涉及一种作为无磷洗涤剂助剂的层状二硅酸钠材料及制备。
合成洗涤剂是人类日常生活的必需品，在合成洗涤剂的制备中，必须加入15-20％的洗涤剂助剂以有效地脱除水中的钙、镁离子，提高表面活性剂的使用效率。目前，应用最为广泛的助剂是三聚磷酸钠，但它的使用对环境有明显的污染，是水体富营养化的主要污染源之一。
洗涤剂的无磷化是环境保护的重要内容。目前，替代三聚磷酸钠的无磷洗涤剂助剂有4A沸石分子筛、水合偏硅酸钠、层状硅酸盐、氮川三乙酸、柠檬酸钠等多种材料，其中层状二硅酸钠是80年代末由德国Hoechst公司开发的(U.S.Pat.No4,585,642,U.S.Pat.No4,820,439)，它的主要优点是环境友好、钙、镁离子交换容量大、缓冲能力强、原料易得、生产工艺简单。从使用性能和生产成本等方面综合比较，层状二硅酸钠优于目前广泛使用的无磷洗涤剂助剂4A沸石分子筛，是一种理想的无磷洗涤剂助剂。
目前洗衣粉生产主要采用高塔喷粉干燥法。在喷雾干燥之前，各种原料需在60-80℃的热蒸馏水中研磨混合(需15-25分钟)，在这个过程中，要求各种助份保持性质稳定。但在使用中发现(U.S.Pat.No4,950,310):δ-层状二硅酸钠与热蒸馏水(65℃,30分钟)混合后，晶体结构发生改变，产物转化为钙、镁离子交换容量较低的产品，失去了原有性能，严重影响了它在洗涤剂生产前配料中的使用。
本发明层状二硅酸钠及制备的目的在于为解决上述存在的问题，将在δ-层状二硅酸钠的合成中，引入杂原子，有效地改善它在蒸馏水中的稳定性。从而提供一种新型改性δ-层状二硅酸钠材料及其制备方法，成功地制备出在蒸馏水中高稳定性的δ-层状二硅酸钠。
本发明层状二硅酸钠其特征在于是一种具有排列规则的二维层状晶体结构，在层状硅酸钠的晶体结构中，两个SiO4四面体共用一个氧原子彼此互相连接形成带负电荷的层，层与层之间由相互作用力较弱的阳离子连接。有α、β、γ、δ等结构的层状二硅酸钠，其中δ-层状二硅酸钠具有大的孔口尺寸，接近于圆形，故δ-层状二硅酸钠具有较好的钙、镁离子交换性能。
本发明层状二硅酸钠的制备，其特征在于，将在δ-层状二硅酸钠的合成中引入杂原子，其所述的杂原子化合物为杂原子的卤代物、氧化物和硫酸盐，指LiCl,KCl,MgCl2,CaCl2,FeCl3,ZrOCl2,AlCl3,NaAlO2,CaO,MgO,LiOH,K2O,K2SO4,MgSO4,Al2(SO4)3。
本发明所述的含杂原子的δ-层状二硅酸钠的合成是按下列步骤进行的1．将镍坩埚放在稀碱溶液中，在100℃下浸泡24小时，取出、洗净、烘干。
2．先向镍坩埚中加入一定量含杂原子的化合物(占固体产物总量的0.1％-5％)，然后加入液体水玻璃10ml搅拌均匀，进入马弗炉焙烧。焙烧温度在550-780℃，焙烧时间在10min-180min。
本发明所述的含杂原子的δ-层状二硅酸钠稳定性试验是按下列步骤进行的将层状二硅酸钠与蒸馏水以1∶1的比例混合，搅拌均匀后，密闭放入80℃的恒温水浴中，到设定时间迅速取出，在400℃的马福炉中快速干燥后，用XRD检测样品的相对结晶度。
本发明所述的含杂原子的δ-层状二硅酸钠的钙离子交换容量的测定方法如下移取50ml 0.05mol/lCaCl2溶液于500ml的容量瓶中定容，倒入1000ml的三口瓶中，滴加0.5mol/lNaOH溶液将pH值调到10左右。然后将三口瓶在35℃的恒温水浴中恒温至35±1℃，加入已称量好的试样0.5g，在不断搅拌下恒温20分钟后，立即过滤。然后用50ml的移液管吸取滤液50ml于250ml锥形瓶中，加入2.5mol/lNaOH溶液2ml和少许钙指示剂，用0.01mol/l的EDTA溶液滴定至由酒红色变为兰色。计算方法如下E=100.08×(50×C0-10×Cl×VE)/m其中C0:CaCl2标准溶液的浓度，mol/l；C1:EDTA标准溶液的浓度，mol/l；VE所耗用EDTA标准溶液的体积，ml；m试样的质量，g。
本发明含杂原子的δ-层状二硅酸钠具有以下特点
1．原料易得，生产成本低，制备工艺简单。采用水玻璃和杂原子化合物直接混合，通过焙烧的方法得到产物。
2．在δ相层状二硅酸钠的合成中，掺杂杂原子后，能得到纯度较高的δ相层状二硅酸钠。
3．该产品仍具有较好的钙镁离子交换能力；缓冲能力强；与其它洗涤剂组分有良好的相容性。
4．该产品在基本保持原有使用性能的基础上，能够有效地提高它在蒸馏水中的稳定性。
取0.8毫升1mol/l的氢氧化锂和10毫升水玻璃于镍坩埚中，混合均匀，置于马弗炉中加热到720℃，恒温30分钟后取出。将产品与蒸馏水按1∶1的比例混合均匀，混合物在80℃下放置90分钟，在400℃下干燥，用XRD检测晶体结构。结果见表权利要求
1.层状二硅酸钠其特征在于是一种具有排列规则的二维层状晶体结构的，在层状硅酸钠的晶体结构中，两个SiO4四面体共用一个氧原子彼此互相连接形成带负电荷的层，层与层之间由相互作用力较弱的阳离子连接，有α、β、γ、δ等结构的层状二硅酸钠，其中δ-层状二硅酸钠具有大的孔口尺寸，接近于圆形，故δ-层状二硅酸钠具有较好的钙、镁离子交换性能。
2.按照权利要求1所述的层状二硅酸钠的制备，其特征在于，将在δ-层状二硅酸钠的合成中引入杂原子，其杂原子化合物为杂原子的卤代物、氧化物和硫酸盐，指LiCl,KCl,MgCl2,CaCl2,FeCl3,ZrOCl2,AlCl3,NaAlO2,CaO,MgO,LiOH,K2O,K2SO4,MgSO4,Al2(SO4)3,其含杂原子的δ-层状二硅酸钠的合成是按下列步骤进行的首先将镍坩埚放在稀碱溶液中，在100℃下浸泡24小时，取出、洗净、烘干，然后向镍坩埚中加入一定量含杂原子的化合物，其含量占固体产物总量的0.1％-5％，接着加入液体水玻璃10ml搅拌均匀，进入马弗炉焙烧，焙烧温度在550-780℃，焙烧时间在10min-180min。
全文摘要
一种层状二硅酸钠及制备属于无机应用材料领域,具体涉及一种作为无磷洗涤剂助剂的层状二硅酸钠材料及制备。其特征在于,在δ－层状二硅酸钠的合成中引入杂原子,其杂原子化合物为杂原子的卤代物、氧化物和硫酸盐,有效地改善它在蒸馏水中的稳定性,成功地制备出在蒸馏水中高稳定性的δ－层状二硅酸钠。解决了δ－层状二硅酸钠在洗涤剂生产前配料中不能使用的难题,具有一定的经济效益和社会效益。
文档编号C01B33/32GK1322674SQ01121390
公开日2001年11月21日 申请日期2001年6月11日 优先权日2001年6月11日
发明者董晋湘, 徐红, 杜志刚, 李晋平, 荆学珍 申请人:太原理工大学