专利名称：一种白色复合体质填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种体质填料及其制备方法。
随着工业的发展，使用白色体质填料来改善产品性能的产业部门将越来越多，但是，目前市场上，虽然作为体质填料的品种很多，如天然类矿物体质填料有白岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、滑石粉(3MgO·4SiO2·H2O)、硅灰石(CaSiO3)、石英(SiO2)等，但这些填料不仅受到自然资源的限制，而且需要耗费大量能源进行超细粉碎，所得产品其蓬松性、补强性又差;又如化学合成的体质填料有白炭黑(SiO2·nH2O)、硅酸钙(CaO·XSiO2)、硅酸镁(MgO·XSiO2)、以及硅酸铝(Al2O3·XSiO2)等，但这类化合物不仅生产工艺较复杂、成本高，而且折光率低(＜1.5)，显白性差，不能满足工业上多样化的要求。为此，产业部门希望科技者提供一类综合指标优良的体质填料，即要求所说的体质填料具有显白性好(其折光率＞1.6)，蓬松性好，吸油值高(可达100～250mg/g)以及良好的补强性等优点。此外，要求生产过程具有工艺简便，成本低等优点。
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种白质复合体质填料及其制备方法，其综合技术指标均可满足产业部门的要求，具有显白性好(其折光率在1.6～2.0之间)，蓬松性好、吸油值大(可达250mg/g)，以及补强性优良等诸优点。
本发明的构思是这样的发明人有鉴于目前常用的矿物类体质填料，其显白性较好(高纯度的矿粉为最好)，但蓬松性和补强性差，而合成法所得的体质填料，其蓬松性和补强性好(以白炭黑为最好)，但显白性较差(尤以白炭黑最差)，综合技术指标均不能满足产业部门的要求。本发明设计了一种理想的白色质填料，在其结构中(1)引入硅氧基团，使产品具有良好的补强性;
(2)引入光密性高的物质，使产品具有较高的折光率和良好的显白性;
(3)引入价廉易得的阴离子基团，不仅可使产品稳定，而且成本低廉;
(4)通过优化合成工艺，使反应生成均匀的微粒，从而使产品具有良好的蓬松性和吸油值。
总之，按照本发明的构思可以制得具有补强性好、显白性高、蓬松性能良好、吸油值大，以及制备工艺简便、生产成本低等诸优点的产品。
本发明亦是这样实现的本发明按照上述构思制得的白色复合体质填料是一类具有如下通式的组合物
A-选自下列化合物中一种或一种以上，如Al(OH)3、BaCO3、BaHPO4、Ba3(PH4)2、BaSO4、CaCO3、CaHPO4、Ca3(PO4)2、CaSO4、MgCO3、PbCO3、PbSO4、SrCO3、SrHPO4、Sr3(PO4)2、SrSO4、Zn(OH)2、ZnS;
x≤y，经归一化处理，即通式(1)中x＝1，y为1.0～4.0，n＝0～6。
本发明所说的白色复合体质填料，其制备方法为以可溶性硅酸盐水溶液先与含有Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+、Pb2+等离子中的一种或一种以上的可溶性盐溶液，在水相中进行反应，生成相应的硅酸盐复合物沉淀，或直接以水不溶性的硅酸类矿石粉为原料，然后在常温搅拌下，加入酸或盐进行酸解或复分解反应，并调控反应物系终点的pH值＝4.5～5.5，再搅拌陈化20～30分钟，得到目的产物。
所说的酸可以是H2SO4、H3PO4、HCl、H2CO3、H2S中的一种或一种以上。
所说的盐可以是MgCl2、MgSO4Mg(NO3)2、Mg(CH3COO)2、CaCl2、Ca(NO)2、Ca(CH3COO)2、SrS、SrCl2、Sr(NO3)2、Sr(CH3COO)2、BaS、BaCl2、Ba(NO3)2、Ba(CH3COO)2、Al2(SO4)3、 AlCl3、Al(NO3)3、 Al(CH3COO)3、ZnSO4、ZnCl2、Zn(NO3)2、Zn(CH3COO)2、Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2中的一种或一种以上。
所说的酸也可以利用工业生产的废酸，所说的可溶性盐也可以利用工业生产含有这些金属离子的废水溶液。
此外，为了提高产物的品质，本发明在调控反应物系的终点pH＝4.5～5.5的同时，加入稳定剂，其加入量的多少视反应物系中的所含的杂质Fe2+多少而定。稳定剂的作用在于将反应物系中所含的杂质Fe2+予以稳定，以防止由于氧化使Fe2+氧化成Fe3+形成沉淀析出，而混杂于产物中，降低产物的品质。所说和稳定剂可以是保险粉、(NH4)2SO4、NaCl、NH4Cl、柠檬酸盐(Na、K、NH4盐)中的一种或一种以上。
按照本发明的方法制得的白色复合体质填料，经(按常规方法)测定，可达到如下技术指标析光率1.6～2.0;
吸油仁100～250mg/g;
杂质Fe3+＜0.05%;
SiO2含量25～50%。
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1在一反应中，加入含SiO2为1.5%(wt)、模数为2.0～4.0的水玻璃溶液400ml，在室温和搅拌的条件下，按照等当点的原则，滴加入含有Mg2+、Ca2-、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+、Pb2+等金属离子溶液中的一种或一种以上(通常可取金属离子浓度为1mol左右)，形成沉淀，然后再用酸进行酸化反应，并调节反应液的PH＝4.5～5.5，再加入稳定剂(NH4)2SO4后，继续在搅拌下陈化20～30分钟，过滤，滤饼用水洗涤至杂质合格为止(主要除去反应生成的可溶性盐，如Na2SO4或NaCl或Na3PO4等盐)，取出滤饼，在105～110℃下干燥，即得产品。
实施例2在一反应器中，加入含SiO2为1%(wt)、模数为2.0～4.0的水玻璃溶液400ml，在室温和搅拌下，按等当点原则滴加入SrS或BaS的饱和溶液，以及滴加入浓度为1mol的ZnSO4或/和Al2(SO4)3盐溶液，直至反应液的PH＝4.5～5.5止，再加入稳定剂保险粉，然后继续搅拌陈化20～30分钟，过滤，滤饼用水洗涤、除杂(主要除去反应生成的可溶性盐，如Na2SO4或Na3S等)直止达到合格为止。取出滤饼，在105～110℃干燥，即得产品。
实施例3在一反应器中，加入含SiO2为50%(wt)硅灰石粉50克，用500ml左右的水调成糊状，在搅拌和保温的条件下(不需外加热，仅利用反应热)，滴加入H2SO4或/和H3PO4与HCl的混合液(H2SO4或/和H3PO4与HCl的摩尔比宜取1∶2～3∶1，酸的浓度宜为1%～20%(wt))，直至反应液的pH＝4.5～5.5为止，再加入稳定剂(NH4)2SO4，然后继续搅拌陈化20～30分钟，过滤，滤饼用水洗涤，除杂(主要除去反应生成的可溶性盐)直至达到合格为止。取出滤饼，在105～110℃下干燥，即得产品(如CaSO4·SiO2·nH2O、x1CaHPO4·x2CaPO4·ySiO2·nH2O、CaHPO4·SiO4·nH2O等)。
显然，凡本领域中的化学工作者，均可按照本发明的方法并参上述实施例制备出如通式(1)所包含的白色复合体质填料。
综上所述可见本发明所说的白色复合体制填料及其制备方法具有如下特点(1)所说的白色复合体制填料，其折光率可达1.6～2.0，比现有的各种化学法制得的白炭黑的折光率(1.45～1.47)，以及各类天然矿石填料的折光率(1.5～1.58)均高，因此它使用时具良好的显白性。
(2)所说的白色复合体制填料，其蓬松性大大优于矿石类填料，与化学沉淀法所得的白炭黑相当。
(3)所说的白色复合体质填料，由于其中含有足够的SiO2(25～50%)，因此当它使用于橡塑、涂料、纸张中时，具有良好的补强性，且不亚于白炭黑。
(4)所说的白色复合体质填料，由于可以利用工业含酸、含盐的废水来制备，以及可以在常温下操作，因此本发明的方法具有能耗省、成本低的优点。
总之，本发明所说的白色复合体质填料，由于其综合技术指标好，可满足产业部门对白色体积填料的要求，因而具有广泛的工业发展前景。
权利要求
1.一种白色复合体质填料，其特征在于所说的填料是一类具有如通式(1)所显示的组合物。其中A-选自下列化合物中一种或一种以上，所说的化合物为Al(OH)3、BaCO3、BaHPO4、Ba3(PO4)2、BaSO4、CaCO3、CaHPO4、Ca3(PO4)2、CaSO4、MgCO3、PbCO4、SrCO3、SrHPO4、Sr3(PO4)2、SrSO4、Zn(OH)2、ZnS；x≤y，当x=1时，y=1.0～4.0，n=0～6。
2.如权利要求1所述的白色复合体质填料，其制备方的特征在于以水溶性硅酸盐溶液与含有Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+、Pb2+等金属离子中的一种或一种以上可溶性盐溶液反应生成相应的硅酸盐复合物沉淀，或直接以水不溶必的硅酸类矿石粉为原料，然后在室温搅拌下，与酸或盐进行酸解或复合反应，并调控反应物系的终点pH值＝4.5～5.5，加入稳定剂后，再继续搅拌陈化20～30分钟，然后过滤，滤饼用水洗涤除杂后于105～110℃下干燥，即得到本发明的产品。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所说的酸解反应所用的酸是H2SO4、H3PO4、HCl、H2CO3、H2S中的一种或一种以上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所说的复合解反应所用的盐是MgCl2、MgSO4、 Mg(NO3)2、Mg(CHCOO)2、CaCl2、Ca(NO3)2、Ca(CH3COO2)、SrS、SrCl2、Sr(NO3)2、Sr(CH3COO)2、BaS、BaCl2、Ba(NO3)2、Ba(CH3COO)2、Al2(SO4)3、 AlCl3、Al(NO3)3、 Al(CH3COO)3、ZnSO4、ZnCl2、Zn(NO3)2、Zn(CH3COO)2、Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2中的一种或一种以上。
全文摘要
本发明公开了一种白色的复合体质填料及其制备方法。所说的白色复合体质填料为一类具有通式xA·ySiO
文档编号C09C1/28GK1107868SQ9411228
公开日1995年9月6日 申请日期1994年8月29日 优先权日1994年8月29日
发明者陈汇宏, 陈汇宁 申请人:华东理工大学