CN101679116A - 不使用任何用于形成高度膨胀的蛭石的有机粘合剂或添加剂制造高度膨胀的蛭石的方法 - Google Patents
不使用任何用于形成高度膨胀的蛭石的有机粘合剂或添加剂制造高度膨胀的蛭石的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101679116A CN101679116A CN200880015725A CN200880015725A CN101679116A CN 101679116 A CN101679116 A CN 101679116A CN 200880015725 A CN200880015725 A CN 200880015725A CN 200880015725 A CN200880015725 A CN 200880015725A CN 101679116 A CN101679116 A CN 101679116A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vermiculite
- solution
- hours
- intercalating agent
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 title claims abstract description 91
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 title description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title description 2
- 239000000138 intercalating agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 6
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 241000370738 Chlorion Species 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium Chemical compound [Mg].[Ca] ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004224 pleura Anatomy 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/20—Mica; Vermiculite
- C04B14/202—Vermiculite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
- C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
- C01B33/42—Micas ; Interstratified clay-mica products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/20—Mica; Vermiculite
- C04B14/204—Mica; Vermiculite expanded
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/04—Heat treatment
- C04B20/06—Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B1/7604—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only fillings for cavity walls
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明涉及制备膨胀蛭石的方法，所述方法包括以下步骤：在400℃～600℃的温度下加热未膨胀含水蛭石3小时～7小时由此产生脱水蛭石的步骤；将所述脱水蛭石与含有插入剂的溶液接触的步骤，所述插入剂能够分解并同时产生气体。本发明还涉及所述膨胀蛭石在热绝缘领域中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及制造高度膨胀的蛭石的方法，所述方法无需使用用于形成高度膨胀的蛭石的有机粘合剂或有机添加剂，在所述方法结束时这些蛭石具有在高达1000℃下不劣化的机械和化学性能。
蛭石是属于层状硅酸盐(即，结构为薄片形式的硅酸盐)族的粘土。蛭石中的薄片结构使得薄片具有手风琴式形式。
由于具有这种结构，蛭石能够捕获大量空气，并自然而然地发现在热绝缘领域中的用途。因此，它们可用作块状绝缘体，特别是用于天花板，或者可混入诸如水泥或胶黏剂等建筑材料中以提供此绝缘功能。
因此，本发明的通用领域之一为热绝缘领域。
背景技术
许多年来，石棉都是热绝缘领域中的重要材料之一，除此之外石棉还具有非常高度的不燃性的特点。
石棉是具有纤维性质的硅酸钙镁，具有分离为容易被吸入并抵达肺泡或甚至胸膜的微观粒子的能力，这使得吸入特别容易致病。因此，法国自1997年起禁止了石棉的制造和销售。
基于此原因，实业家们已经考虑使用不容易分离为微观粒子的其它硅酸盐代替石棉。这正是大多数层状硅酸盐显著具有的情况，它们不再具有石棉所具有的纤维结构，但具有薄片结构。
更精确地说，层状硅酸盐代表一大家族的硅酸盐，其中SiO4四面体结合在一起并形成无限的二维薄片，且以2∶1或1∶1的比例与MgO或AlO八面体缩合，这些元素中有些元素能够进行同晶置换(Si可以由四面体中的Al部分置换，而对于Al，Fe和/或Mg能够占据八面体的相同位置)。四面体和八面体的中心由氧化度为+4以下的阳离子(Si4+、Al3+、Mg2+)占据，使得薄片上的电荷为负电荷。
当四面体与八面体以2∶1的比例缩合时，换言之，这意味着在薄片中八面体层夹在两个四面体层之间(该结构也被称作“TOT型堆叠”)。在这些2∶1的层状硅酸盐中，根据半网孔(half-mesh)计算的薄片的负载为0.6～0.9的那些层状硅酸盐被称为蛭石。通过水合阳离子(例如碱金属、碱土金属或铁/亚铁阳离子)所占据的片间间隙，薄片与另一相同的薄片分开，所述阳离子的正电荷抵消了存在于薄片表面上的负电荷。这些阳离子通过范德华型弱键结合在薄片上。
由于具有薄片和手风琴结构，因此蛭石(如果是膨胀的)在热绝缘方面极其引人注意，因为该结构提供了大量能够捕获空气的小室。此外，可以通过利用适当的处理来进行薄片的膨胀，即，显著增加片间距，以使此种结构接受空气的能力可以得到提高。
在过去几年中，已经使用了各种制造膨胀蛭石的方法。
因此，通过在800℃～1100℃迅速加热可以获得膨胀蛭石，如Meisinger在“Mineral Facts and Problems”(675卷，1985年版，USdepartment of the Interior Bureau of Mines Washington，917-922页)中所描述。其机理从根本上说是机械的。突然升温引起了片间水分的蒸发，导致片分离。这种方法也被称作机械膨胀。该方法使得体积可增加12～18倍。
其它研究者通过将蛭石与过氧化氢水溶液接触来进行蛭石的膨胀。其机理基于过氧化氢分子对水分子的置换(插层反应)。过氧化氢分子通过以氧或水的形式在片间空隙中分解，导致薄片的分离。这种方法也被称作化学膨胀。观察到粒子体积的增加，其膨胀系数为150～200。
WO 03004578描述了以下述方式制备的通过化学方法膨胀的蛭石：
-首先通过接触氯化钠饱和水溶液来处理未膨胀的粗蛭石，以置换镁离子并产生同离子的蛭石；
-将以此方式获得的同离子的蛭石与含有n-C4-H3NH3离子的溶液接触，以使用n-C4-H3NH3离子置换钠离子；
-最后，用水对蛭石进行简单洗涤以完成膨胀。
然而，只有使用会确保蛭石颗粒团聚的高分子型有机粘合剂，才可能获得这些蛭石。
由于此高分子粘合剂的存在，上述蛭石在300℃以上进行了大量结构的修饰并以此方式失去其机械性能后，可能无法应用于所受温度高于450℃的情况。
因此，存在对于能够获得下述高度膨胀的蛭石的简单方法的实际需求，所述蛭石能够无需使用有机粘合剂形成，并且可以用于可能承受可拓展至1000℃的温度的应用。
发明内容
因此，根据第一个目的，本发明涉及制备膨胀蛭石的方法，所述方法依次包括以下步骤：
-在400℃～600℃的温度下加热未膨胀的含水蛭石3小时～7小时由此产生脱水蛭石的步骤；
-将所述脱水蛭石与含有插入剂的溶液接触的步骤，所述插入剂能够分解并同时产生至少一种气体。
在上述温度范围和持续时间范围内加热的步骤特别重要，因为这样可以获得伴随薄片分离的最优的脱水，以此方式释放层间空隙。以此方式获得的空的层间空隙可以以加速和最优的方式接受插入剂。因为插入剂以气体的形式分解，所以可以因释放这些气体而使薄片发生更显著的分离。
此外，由于水分子自片间空隙的最优释放，插入剂与薄片接触而未由片间的水进行稀释，这大大地提高了该插入剂的效率。
可用作原料蛭石的未膨胀的含水蛭石可以是鳞片形式的蛭石，其平均长度和宽度为厘米级，厚度通常小于1毫米，并且通过X射线衍射测量的层间距为的量级。满足这些标准的蛭石之一是来自南非Palabora矿的蛭石。
如前所述，本发明的插入剂是能够至少以气体形式分解的试剂。本发明的极其有效的插入剂为过氧化氢H2O2，其分解为H2O和O2，氧气的释放有助于薄片的分离，由此有助于膨胀。
从实践的角度来看，与含有插入剂的溶液接触通常包括将已经在400℃～600℃下预先脱水3小时～7小时的蛭石浸入所述溶液中。脱水蛭石表现出片间距减小，并倾向于在800℃热处理下其值达到
当插入剂为过氧化氢时，所用溶液可以是过氧化氢浓度为35重量％～50重量％的溶液。所述接触步骤可以在20℃～100℃的温度下进行，为提高插入剂的分解速率，加热要特别强烈。
使用这种过氧化氢溶液，无论其浓度如何，对于在400℃脱水7小时的蛭石而言，在一小时的浸入结束时都可以观察到显著的膨胀，在12小时的浸入结束时膨胀达到其最大值。在同样条件下于600℃脱水可在1小时内获得最大程度的膨胀。对于这两个预处理温度，过氧化氢的插入导致出现片间距大于例如
的蛭石。
在这两种情况下，该现象伴随着惊人的膨胀。蛭石鳞片的表观体积扩大了约600倍。当在相同浓度和持续时间的实验条件下将粗蛭石(即未进行本发明的热处理的蛭石)浸入过氧化氢溶液中时，只有在10小时结束时才能看出表观体积的增加，并且只有在24小时结束时才完成。此外，观察到的体积比经过本发明的热预处理的蛭石小三倍。
将蛭石与诸如H2O2等插入剂的溶液接触的现象对应的是化学膨胀。
不在超过700℃的温度热预处理蛭石的重要性应得到说明，因为在此温度范围内，以此方式脱水的蛭石无法再进行使用诸如H2O2等插入剂的化学膨胀。不受任何理论的限制，这可能与薄片末端的化学改性有关，羟基的去除导致薄片移动到一起并且它们的末端发生缩合，这大大降低了插入剂分子的可到达性和扩散性。
按照本发明的方法获得的蛭石有利地具有100m2.g-1～200m2.g-1的比表面积，这是粗蛭石样品在首先于600℃加热7小时然后浸入50％的过氧化氢溶液中1小时后所获得的最大值。所述比表面积导致薄片分离为约7～8个单元的小束，所述粗蛭石的比表面积为10m2.g-1。膨胀蛭石的粒子通常具有6μm～50μm的平均粒径。当化学膨胀处理与超声处理联用时，特别可以获得最细的粒子。
因此，根据第二目的，本发明涉及能够通过如上所述的方法获得的蛭石。
所获得的蛭石为有延展性的蛭石，所述蛭石特别表现出成型性、压缩性和弹性回复等机械性质。
所获得的蛭石可以通过压缩来成型。
这些蛭石可以用在诸如建筑、绝缘和涂料等许多领域中，或者用于诸如机械应用等其它更具体的应用情况中，用于减震、轻质混凝土、建筑材料、防火、运输危险液体用包装材料，用于制造太阳能集热器和作为用于膜和涂层的纳米复合材料。
根据第三目的，本发明涉及制造压缩材料的方法，所述方法包括：
-实施如上所述的制备膨胀蛭石的方法的步骤；和
-通过压缩将上述步骤中获得的所述蛭石成型的步骤，
在不存在有机粘合剂的情况下有利地进行成型。
诸如本发明的蛭石等鳞片形式的材料的能够压缩的能力取决于两个因素：粒径和水含量。
可将与插入剂溶液接触的步骤之后获得的蛭石在成型步骤之前交付研磨步骤，优选机械研磨，可在研钵、切削研磨机、球磨机中或通过超声执行此步骤，随后可以进行筛分，从而选择粒径能够被容易地压缩的粒子的经粒度测定的成分。它可以由通过机械研磨机研磨而获得的粒径为63μm～500μm的粒子构成。还可以由粒径小于10μm的粒子构成，特别是通过超声(例如频率为20kHz～40kHz)进行研磨的情况。
水含量也是成型蛭石的重要因素，水来自插入剂的溶液及其可能的分解。
事实上存在以下风险，即，当形成含有残留的水的材料时，若进行涉及暴露于高温的应用时，将发生显著的收缩现象。
因此，可能有利的是，在与插入剂溶液接触步骤之后，或在任何研磨步骤之后和所述成型步骤之前，对通过本发明的方法获得的蛭石执行在700℃～800℃的温度加热1小时～14小时的步骤(该步骤被称为后加热步骤)。
蛭石可以以混合物的形式进行压缩，所述混合物包含执行过如上所述的被称为后加热的步骤的蛭石和末执行过此步骤的蛭石。
在任何后加热步骤之后和所述成型步骤之前，可以对粒子形式的蛭石执行再湿润步骤，例如通过将所述蛭石与水、优选蒸馏水接触，使其含量达到每100mg粉末为0.2mL～0.5mL，例如含量为每100mg粉末为0.25mL，水起到促进蛭石粒子之间结合的作用。
然后在40℃～80℃的温度将已经成型的蛭石粒子干燥12小时～24小时，例如在40℃干燥24小时，以提供压缩、干燥、成型的材料。干燥后的材料的机械性能明显优于通过将干燥的蛭石粒子(即，未执行再湿润步骤的粒子)压缩获得的那些材料。
不受任何具体理论的限制，再湿润步骤中加入的水使得可由粘土薄片的边缘处的-OH基团形成氢键，并在压缩期间改善蛭石粒子的堆叠。在再湿润步骤之后的干燥步骤中，以此方式在聚集在一起的粒子的薄片边缘的-OH基团之间产生的氢键会使材料能够保持其机械性能。
在再润湿步骤之外或者作为对该步骤的替代，可以使粒子形式的蛭石接触含有选自铝和硅的元素的称作“桥连溶液”的溶液。
当被称为桥连溶液的溶液基于铝时，可以通过将氯化铝(AlCl3，6H2O)溶解在水中并使浓度达到[Al3+]＝0.2mol.L-1来制备。通过在搅拌下加入氢氧化钠来使获得的溶液水解，OH-离子浓度等于0.2mol.L-1，保持加入直至获得的OH-/Al3+的摩尔比等于2。然后在室温下将所获溶液放置在密闭容器中48小时，直至获得含有“Al13 7+”大阳离子的溶胶，所述溶胶得自溶液中物种的缩聚，可以通过27Al的核磁共振确定获得缩聚所需的时间。然后以例如每克粘土4×10-3摩尔铝的比率，将溶胶逐滴加入蛭石中，所述蛭石可先放入水悬浮液中(例如以2.5重量％的比率)。将所获全部产物在室温下搅拌放置30分钟，以使“Al13 7+”大阳离子通过固定在表面-OH基团上来接枝至薄片的边缘。通过用水洗涤来过滤除去氯化物以及干燥(例如在40℃干燥24小时)之后，该材料通过压缩可以容易地成型。随后，煅烧(例如在700℃进行2小时)使得大阳离子可转化为氧化铝，提供薄片之间的粘合，使得成型的材料具有良好的强度。
一般情况下，可对由此获得的材料执行温度为500℃～800℃(例如700℃)的加热步骤，用此来改善粘合性。
下面将结合作为非限制性说明的以下实施例来描述本发明。
实施例
首先，将2g“Large Grade”蛭石放入250mL的烧杯中，并使用100mL通过渗透纯化的水洗涤30分钟。然后通过立即将该潮湿的固体在氧化铝坩埚中于空气下放入400℃的烘箱中7小时，对该潮湿的固体进行脱水。在含有硅胶的干燥器中将脱水蛭石冷却至室温，然后通过浸入100mL35重量％的过氧化氢中1小时来进行化学膨胀。然后将获得的产物在烘箱中于40℃干燥14小时，并使用研钵手工研磨。
其次，制备基于铝的桥连溶液。为此，通过将适量的AlCl3·6H2O和NaOH溶解在蒸馏水中来制备具有0.2mol.L-1阳离子的氯化铝溶液和0.2mol.L-1的氢氧化钠溶液。在搅拌下将氢氧化钠溶液逐滴加入到AlCl3溶液中，直至获得的OH/Al比例等于2。然后将获得的溶液在室温且避免任何污染及无机械搅拌的情况下陈化48小时，以获得Al13 7+大阳离子。
再次，将化学膨胀的蛭石悬浮于蒸馏水中。在搅拌下逐滴加入预先制备的桥连溶液，以获得每克蛭石4毫摩尔铝。然后在室温下搅拌所获得的溶液30分钟，以均化该悬浮液，然后过滤。洗涤通过过滤获得的蛭石，以除去氯离子。然后在700℃将获得的蛭石煅烧2小时，以氧化铝阳离子。接下来，进行手工研磨，以再分散煅烧期间形成的团块。最后，在180巴的压力下通过加入水使获得的粉末变为小球状。
Claims (10)
1.一种制造膨胀蛭石的方法，所述方法依次包括以下步骤：
-在400℃～600℃的温度下加热未膨胀含水蛭石3小时～7小时由此产生脱水蛭石的步骤；
-将所述脱水蛭石与含有插入剂的溶液接触的步骤，所述插入剂能够分解并同时产生至少一种气体。
2.如权利要求1所述的制造膨胀蛭石的方法，其特征在于，所述插入剂为过氧化氢。
3.如权利要求2所述的制造蛭石的方法，其特征在于，所述过氧化氢以35重量％～50重量％的浓度存在于溶液中。
4.如前述权利要求中的任一项所述的制造膨胀蛭石的方法，其特征在于，所述接触步骤在20℃～100℃的温度进行。
5.一种压缩材料的制造方法，所述方法包括：
-实施权利要求1～4中的任一项所述的制造膨胀蛭石的方法的步骤；和
-通过压缩将上述步骤中获得的所述蛭石成型的步骤。
6.如权利要求5所述的压缩材料的制造方法，其特征在于，所述成型步骤不需要使用有机粘合剂。
7.如权利要求5或6所述的制造方法，所述方法在所述成型步骤之前包括研磨所述蛭石的步骤。
8.如权利要求5～7中的任一项所述的制造方法，所述方法在任何研磨步骤之后和所述成型步骤之前包括在700℃～800℃的温度加热1小时～14小时的步骤。
9.如权利要求7或8中的任一项所述的制造方法，所述方法在任何加热步骤之后和所述成型步骤之前包括使用蒸馏水再湿润的步骤或与含有选自铝和硅的元素的被称作“桥连溶液”的溶液接触的步骤。
10.如前述权利要求中的任一项所述的制造方法，所述方法在所述成型步骤后包括加热至500℃～800℃的温度的步骤。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0755220 | 2007-05-23 | ||
| FR0755220A FR2916439B1 (fr) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Procede de fabrication d'une vermiculite fortement exfoliee ne necessitant pas l'utilisation de liant organique ou d'additif organique pour etre mis en forme |
| PCT/EP2008/056329 WO2008142144A2 (fr) | 2007-05-23 | 2008-05-22 | Procede de fabrication d'une vermiculite fortement exfoliee ne necessitant pas l'utilisation de liant organique ou d'additif organique pour etre mis en forme |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101679116A true CN101679116A (zh) | 2010-03-24 |
Family
ID=38814504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200880015725A Pending CN101679116A (zh) | 2007-05-23 | 2008-05-22 | 不使用任何用于形成高度膨胀的蛭石的有机粘合剂或添加剂制造高度膨胀的蛭石的方法 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110006263A1 (zh) |
| EP (1) | EP2150506B1 (zh) |
| JP (1) | JP5442601B2 (zh) |
| CN (1) | CN101679116A (zh) |
| AT (1) | ATE525334T1 (zh) |
| AU (1) | AU2008252922B2 (zh) |
| BR (1) | BRPI0811235A2 (zh) |
| CA (1) | CA2687645C (zh) |
| ES (1) | ES2372330T3 (zh) |
| FR (1) | FR2916439B1 (zh) |
| RU (1) | RU2474543C2 (zh) |
| WO (1) | WO2008142144A2 (zh) |
| ZA (1) | ZA200907665B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106431046A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-22 | 南京依柯卡特排放技术股份有限公司 | 一种蛭石改性膨胀制备方法 |
| CN115231582A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-25 | 西安交通大学 | 一种二维蒙脱土大尺径纳米片剥离方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102584065B (zh) * | 2012-02-15 | 2015-05-06 | 关范 | 一种生产膨胀珍珠岩的装置 |
| US8978761B2 (en) | 2012-03-27 | 2015-03-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Hydrated sheet silicate minerals for reducing permeability in a well |
| GB2500704B (en) * | 2012-03-30 | 2015-03-25 | Goodwin Plc | Fire extinguisher and fire extinguishing medium |
| GB2512016A (en) * | 2012-09-24 | 2014-09-24 | Arterius Ltd | Methods |
| FR3019812A1 (fr) * | 2014-04-14 | 2015-10-16 | Centre Nat Rech Scient | Composition comprenant des particules phyllominerales et procede de preparation |
| JP6301802B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2018-03-28 | デクセリアルズ株式会社 | 水浄化剤、及び水浄化方法 |
| DE202015105340U1 (de) | 2015-10-08 | 2016-10-12 | Fouad Hatem | Ersatzstoff für Wasserpfeifen-Tabak |
| DE202015105339U1 (de) | 2015-10-08 | 2016-10-12 | Fouad Hatem | Ersatzstoff für Wasserpfeifen-Tabak |
| CN106589451B (zh) * | 2016-12-14 | 2018-04-06 | 塔里木大学 | 一种以蛭石为原料制备pvc热稳定剂的方法 |
| US11426695B2 (en) * | 2018-04-23 | 2022-08-30 | Richard Gerlach | Media and air filters for carbon dioxide sequestration |
| RU2751944C1 (ru) * | 2020-06-29 | 2021-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом "ФАРМАКС" (ООО "ТД "ФАРМАКС") | Способ получения дуолита |
| CN113209541B (zh) * | 2021-05-15 | 2022-01-28 | 江苏阜民新材料有限公司 | 一种新型锂电池灭火剂及制备方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE976908C (de) * | 1943-04-27 | 1964-07-23 | Samica Sa | Verfahren zur Teilung von Glimmer in Schueppchen |
| GB1265366A (zh) * | 1969-05-13 | 1972-03-01 | ||
| JPS4918717B1 (zh) * | 1970-12-05 | 1974-05-11 | ||
| JPS556600B2 (zh) * | 1971-08-12 | 1980-02-18 | ||
| DE2744393C3 (de) * | 1977-10-03 | 1981-04-30 | Hans Kramer GmbH & Co KG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur Herstellung hochtemperaturbeständiger, wasserfester Formkörper mit niedriger Rohdichte |
| DE3105860A1 (de) * | 1980-02-18 | 1981-12-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho, Nagakute, Aichi | Platten- bzw. plaettchenfoermiges produkt aus mineralton |
| JPS58161967A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-26 | 株式会社豊田中央研究所 | ひる石成形体およびその製造方法 |
| GB2193953B (en) * | 1986-07-02 | 1990-05-30 | T & N Materials Res Ltd | Vermiculite moulding compositions and articles made therefrom |
| SU1629270A1 (ru) * | 1989-08-10 | 1991-02-23 | Государственный Всесоюзный Проектный И Научно-Исследовательский Институт Неметаллорудной Промышленности | Способ вспучивани вермикулита |
| ZA971233B (en) * | 1996-02-23 | 1998-09-14 | Thermax Brandschutzbauteile Ge | Method of producing a non-flammable shaped part in particular a building-material panel |
| EP1252122A1 (en) * | 2000-01-13 | 2002-10-30 | Windsor Technologies Limited | Method of making a product from an expanded mineral |
| GB0116441D0 (en) * | 2001-07-05 | 2001-08-29 | Flexitallic Ltd | Process for production of vermiculite foil |
| RU2296725C2 (ru) * | 2005-01-13 | 2007-04-10 | Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК") | Способ получения вспученной слюды |
-
2007
- 2007-05-23 FR FR0755220A patent/FR2916439B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-05-22 ES ES08759930T patent/ES2372330T3/es active Active
- 2008-05-22 BR BRPI0811235-5A2A patent/BRPI0811235A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2008-05-22 EP EP08759930A patent/EP2150506B1/fr active Active
- 2008-05-22 CA CA2687645A patent/CA2687645C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-22 RU RU2009147761/03A patent/RU2474543C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-05-22 WO PCT/EP2008/056329 patent/WO2008142144A2/fr active Application Filing
- 2008-05-22 CN CN200880015725A patent/CN101679116A/zh active Pending
- 2008-05-22 AT AT08759930T patent/ATE525334T1/de not_active IP Right Cessation
- 2008-05-22 US US12/601,003 patent/US20110006263A1/en not_active Abandoned
- 2008-05-22 AU AU2008252922A patent/AU2008252922B2/en not_active Ceased
- 2008-05-22 JP JP2010508858A patent/JP5442601B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-11-02 ZA ZA200907665A patent/ZA200907665B/xx unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106431046A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-22 | 南京依柯卡特排放技术股份有限公司 | 一种蛭石改性膨胀制备方法 |
| CN115231582A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-25 | 西安交通大学 | 一种二维蒙脱土大尺径纳米片剥离方法 |
| CN115231582B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-12-19 | 西安交通大学 | 一种二维蒙脱土大尺径纳米片剥离方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2372330T3 (es) | 2012-01-18 |
| WO2008142144A3 (fr) | 2009-02-26 |
| AU2008252922B2 (en) | 2013-05-02 |
| US20110006263A1 (en) | 2011-01-13 |
| EP2150506A2 (fr) | 2010-02-10 |
| FR2916439A1 (fr) | 2008-11-28 |
| EP2150506B1 (fr) | 2011-09-21 |
| AU2008252922A1 (en) | 2008-11-27 |
| FR2916439B1 (fr) | 2010-09-10 |
| ATE525334T1 (de) | 2011-10-15 |
| JP5442601B2 (ja) | 2014-03-12 |
| CA2687645A1 (fr) | 2008-11-27 |
| ZA200907665B (en) | 2010-07-28 |
| RU2474543C2 (ru) | 2013-02-10 |
| BRPI0811235A2 (pt) | 2014-11-04 |
| JP2010527887A (ja) | 2010-08-19 |
| RU2009147761A (ru) | 2011-06-27 |
| CA2687645C (fr) | 2014-10-14 |
| WO2008142144A2 (fr) | 2008-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101679116A (zh) | 不使用任何用于形成高度膨胀的蛭石的有机粘合剂或添加剂制造高度膨胀的蛭石的方法 | |
| Abbas et al. | Silica aerogel derived from rice husk: An aggregate replacer for lightweight and thermally insulating cement-based composites | |
| EP2766321B1 (en) | Process for manufacturing xerogels, composite panel of xerogel and its use | |
| KR101919121B1 (ko) | 에어로겔 복합체 및 이의 제조방법 | |
| KR101091860B1 (ko) | 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터 제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔 | |
| JP5278869B2 (ja) | 合成スメクタイト、及びこれを含有する分散液、粘土フィルム、耐水フィルム、並びに合成スメクタイト及び耐水フィルムの製造方法 | |
| Wang et al. | Quantifying gel properties of industrial waste-based geopolymers and their application in Pb2+ and Cu2+ removal | |
| Azmiyawati et al. | Synthesis of silica gel from glass waste for adsorption of Mg2+, Cu2+, and Ag+ metal ions | |
| US20150361652A1 (en) | Thermal and/or acoustic insulation materials shaped from silica | |
| Rodriguez et al. | Preparation of microporous solids by acid treatment of a saponite | |
| US8388915B2 (en) | Basic magnesium sulfate granule having high crush strength and process for production thereof | |
| Talbi et al. | Virtuous cycle of destruction and total recycling of pure asbestos and asbestos-containing waste | |
| JPS6242877B2 (zh) | ||
| JP4332605B2 (ja) | 調湿材料およびその製造方法 | |
| CN107208353B (zh) | 用于浸渍材料以遮蔽交变电磁场效应的组成物、其在涂布/浸渍纤维和/或多孔基质以及含有该组成物的材料上的应用 | |
| JP4056258B2 (ja) | 酸素ラジカル含有カルシウムアルミネートの製造方法 | |
| Nevskaia et al. | Interaction of triton X‐100 on silica: A relationship between surface characteristics and adsorption isotherms | |
| CN113620622B (zh) | 一种碱式硫酸镁水泥中高效固定氯离子的方法 | |
| CN110562988B (zh) | 一种隔热保温材料及其生产方法 | |
| Zormati et al. | Effects of Cationic Surfactant on Fresh and Hardened Properties of Cement-Based Mortar. | |
| JP2021075439A (ja) | トバモライト含有建材の製造方法、トバモライト及びトバモライト含有建材 | |
| Hu et al. | Preparation and Properties of Sepiolite-Based 3D Flame-Retardant Aerogel | |
| Boonsook et al. | Development of Eggshell Waste Incorporated with a Porous Host as a Humidity Adsorption Material | |
| JP3007954B2 (ja) | 混合層ケイ酸塩及びその製造方法 | |
| Alangari et al. | Enhanced Coating Protection of C-Steel Using Polystyrene Clay Nanocomposite Impregnated with Inhibitors. Polymers 2023, 15, 372 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100324 |