一种插层水滑石稳定剂的合成方法与流程

本发明属于水滑石制备领域，具体涉及一种插层水滑石稳定剂的合成方法。

背景技术：

水滑石是一类层状双金属氢氧化物(layereddoublehydroxides，ldhs，分子式为[mm(oh)]a·mho)，属于阴离子型层状材料，比较典型的代表是镁铝碳酸根型水滑石，其中镁铝氢氧化物构成层板，碳酸根离子为层板间的阴离子。因为层间阴离子的种类、数量以及层板的可调性，水滑石被赋予了很多特性，比如离子可交换性、催化性能、热稳定性、弱碱性等，目前被广泛应用于材料、催化、医药等领域。

相关技术中，采用水热法制备水滑石，以氧化镁/氢氧化镁、氧化铝/氢氧化铝以及碳酸钠为原料在140℃下制备。制备过程简单，但随着反应进行，反应溶液ph呈现上升趋势，造成铝源物质在强碱性溶液中的溶解，镁铝比波动较大；且产生大量碱性废水，造成后期水处理成本高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种制备方法流程简单，反应溶液ph值易于控制，反应产生的废水量极少的插层水滑石稳定剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是，一种插层水滑石稳定剂的合成方法，包括以下步骤：

(1)将固体镁源、铝源按比例配制成悬浮液，加入适量的水配成反应液，将所述反应液置于反应釜中反应；

(2)反应完成后关闭反应釜，向反应釜中通入适量的二氧化碳后开启反应釜反应，反应一定时间后降温泄压加入适量的硬脂酸或硬脂酸盐；

(3)反应完成后得到固体粗产物，将所述固体粗产物洗涤过滤干燥，得到产物插层水滑石稳定剂；

(4)过滤的滤液重复用于步骤(1)中配制反应液。

优选地，所述步骤(1)中，反应釜的反应条件为：搅拌转速为150～200rpm，常压加热至90～100℃保温10～20分钟；反应液中的镁源、铝源的比例为2:1；加入水量为悬浮液重量的3～4倍。

优选地，所述步骤(1)中，固体镁源为氢氧化镁、氧化镁的混合物，所述铝源为氢氧化铝；分别将所述氢氧化镁、氧化镁、氢氧化铝配制成20％的悬浮液，采用纳米乳化泵剪切至悬浮液中固体颗粒粒径d50小于300纳米。

优选地，所述步骤(1)中，所述悬浮液中氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝的摩尔比为1～2：3～2：2。

优选地，所述步骤(2)中，通入二氧化碳的量为氢氧化铝摩尔量的50％～70％；通入二氧化碳后反应釜温度升温至150～200℃反应5～10小时，降温至90℃泄压加入所述硬脂酸或硬脂酸盐反应1～2h，所述硬脂酸或硬脂酸盐的量为氢氧化铝摩尔量的4～10倍。

优选地，所述步骤(3)中，干燥温度为120℃。

与相关技术比较，本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例的插层水滑石稳定剂的合成方法，合成过程简单，镁源、铝源在反应釜中的反应温度较低，反应过程中溶液ph值变化小，镁铝比较稳定，得到固体粗产物后洗涤过滤，过滤后的滤液可循环用于加入悬浮液中反应，极大地降低了废水量。

附图说明

图1是本发明实施例插层水滑石稳定剂的合成方法流程图；

图2是本发明实施例插层水滑石稳定剂的xrd图谱；

图3是本发明实施例制备的插层水滑石应用于树脂中的稳定性测试对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

实施例一

请参考图1，本发明的实施例提供了一种插层水滑石稳定剂的合成方法，包括以下步骤：

(1)将固体镁源、铝源按比例配制成悬浮液，加入适量的水配成反应液，将所述反应液置于反应釜中反应；其中，反应釜的反应条件为：搅拌转速为150～200rpm，常压加热至90～100℃保温10～20分钟；反应液中的镁源、铝源的比例为2:1；加入水量为悬浮液重量的3～4倍；固体镁源为氢氧化镁、氧化镁的混合物，所述铝源为氢氧化铝；分别将所述氢氧化镁、氧化镁、氢氧化铝配制成20％的溶液，采用纳米乳化泵剪切至悬液固体颗粒粒径d50小于300纳米；悬浮液中氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝的摩尔比为1～2：3～2：2；本发明实施例中采用镁源、铝源悬浮液，反应时二者混合均匀，且悬浮液中的颗粒粒径小，可提高反应的速率，缩短反应时间；采用氢氧化镁、氧化镁、氢氧化铝为原料，不需要采用氢氧化钠或氨水等，避免了反应过程中耗碱量大，生成副产物；

(2)反应完成后关闭反应釜，向反应釜中通入适量的二氧化碳后开启反应釜反应，反应一定时间后降温泄压加入适量的硬脂酸或硬脂酸盐；本发明实施例在镁源、铝源悬浮液反应后加入二氧化碳，镁源、铝源反应后形成混合的胶体化合物，加入二氧化碳后反应，在反应过程中无副产物生成，同时可提高反应的速率；

其中，通入二氧化碳的量为氢氧化铝摩尔量的50％～70％；通入二氧化碳后反应釜温度升温至150～200℃反应5～10小时，降温至90℃泄压加入所述硬脂酸或硬脂酸盐反应1～2h，所述硬脂酸或硬脂酸盐的量为氢氧化铝摩尔量的4～10倍；硬脂酸或硬脂酸盐在反应中不仅起到作为插层阴离子的作用，同时还可起到热稳定剂的作用，在反应中不需要加入其它的稳定剂，降低了反应的成本。

(3)反应完成后得到固体粗产物，将所述固体粗产物洗涤过滤干燥，得到产物插层水滑石稳定剂；干燥温度为120℃；

(4)过滤的滤液重复用于步骤(1)中配制反应液。过滤的滤液中仅含有镁源、铝源，可循环用于反应中，极大程度地减少了废水的排放，提高了环保性。

共沉淀法易于反应，但生成的产物为胶状，洗涤、过滤困难，且反应过程中消耗大量的氢氧化钠，生成较多的副产物；而水热法随着反应的进行ph值发生变化，反应过程不稳定不易控制；本发明实施例反应稳定，耗碱量小，产物稳定易于分离，废水排放量极小，降低了反应成本，环保效果好。

实施例二

根据本发明实施例一的方法将氧化镁(含量99.7％)200g加入800ml水中用纳米乳化泵剪切1小时，测试粒径d50＝250nm备用；将氢氧化镁(含量99.8％)300g加入1200ml水中用纳米乳化泵剪切1小时，测试粒径d50＝260nm备用；将氢氧化铝(含量99.7％)300g加入1200ml水中用纳米乳化泵剪切1.5小时，测试粒径d50＝240nm备用。

取制备的氧化镁悬液100g、氢氧化镁悬液337g、氢氧化铝悬液323g及水2720l配制成反应液于高压反应釜反应，开启搅拌转速170rpm，升温至90～100℃常压保温20分钟，封闭反应釜，加入二氧化碳22g，升温至170～180℃保温8小时，冷却至90℃，泄压加入10.5g硬脂酸，80～90℃反应2小时停止反应过滤；过滤的固体粗产物120℃烘12小时，得392g白色插层水滑石固体；过滤的滤液可重复应用于配制反应液。其余同实施例一。

实施例三

取实施例二中制备的氧化镁悬液124.5g、氢氧化镁悬液301g、氢氧化铝悬液323g及水2650l配制成反应液于在高压反应釜中反应，开启搅拌转速200rpm，升温至90～100℃常压保温20分钟，封闭反应釜，加入二氧化碳20g，升温至150～160℃保温10小时，冷却至90℃泄压加入12g硬脂酸，80～90℃反应2小时后停止反应过滤，过滤的固体粗产物于120℃烘12小时，得389g白色插层水滑石固体；过滤的滤液重复用于配制反应液。其余同实施例一。

实施例四

取实施例二制备的氧化镁悬液166g、氢氧化镁悬液241g、氢氧化铝悬液323g及水2700l配制成反应液于高压反应釜中反应，开启搅拌转速200rpm，升温至90～100℃常压保温20分钟，封闭反应釜，加入二氧化碳20g，升温至180～195℃保温6小时，冷却至90℃泄压加入12g硬脂酸，80～90℃反应2小时停止反应过滤，过滤得到固体粗产物于120℃烘12小时，得394g白色插层水滑石固体；过滤的滤液重复用于配制反应液。其余同实施例一。

实施例五

取实施例二制备的氧化镁悬液100g、氢氧化镁悬液337g、氢氧化铝悬液323g及实施例二中的滤液2720l配制成反应液于高压反应釜反应，开启搅拌转速170rpm，升温至90～100℃常压保温20分钟，封闭反应釜，加入二氧化碳22g，升温至170～180℃保温8小时，冷却至90℃泄压加入10.5g硬脂酸，80～90℃反应2小时停止反应过滤，过滤得到固体粗产物于120℃烘12小时，得391.5g白色插层水滑石固体；滤液用于重复配制反应液。其余同实施例一。

实施例六

取实施例二制备的入氧化镁悬液100g、氢氧化镁悬液337g、氢氧化铝悬液323g及实施例五中的滤液2720l配制成反应液于高压反应釜中反应开启搅拌转速170rpm，升温至90～100℃常压保温20分钟，封闭反应釜，加入二氧化碳22g，升温至170～180℃保温8小时，冷却至90℃泄压加入10.5g硬脂酸，80～90℃反应2小时停止反应过滤，过滤得到的固体粗产物120℃烘12小时，得391.5g白色插层水滑石固体；滤液重复用于配制反应液。其余同实施例一。

参照图2，本发明实施例制备的插层水滑石及采用滤液重复配制的反应液得到的插层水滑石的特征峰003、006、009及110均很明显，具有层状结构，插层反应完全。

实施例七

取本发明实施例二、三、四、六制备的插层水滑石应用于树脂中与市售树脂对照进行稳定性检测，其中树脂配方见表1，检测条件为双辊185℃，厚度0.5mm，转速17/15rpm，4分钟拉片，烘箱温度195℃测试。

表1本发明实施例制备的水滑石应用于树脂的配方

参照图3，表面本发明实施例二、三、四、六制备的插层水滑石应用于树脂中的稳定性好，其初期白度及白度保持时间均较市售树脂好；滤液重复利用制备的插层水滑石的稳定性好。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。