CN101891212B - 聚铝硅酸钠超微粉体化合物及其生产方法 - Google Patents

聚铝硅酸钠超微粉体化合物及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明为聚铝硅酸钠超微粉体及其生产方法，其结构式为：
Figure DEST_PATH_DSB00000257775400011
本发明聚铝硅酸钠超微粉体钙离子交换能力大于360mgCaCO3/g，其钙离子交换速度是三聚磷酸钠的三倍，PH缓冲力、去污力、抗污垢再沉积能力都优于STPP，该产品的细度可达到纳米级，并且具有极大的比表面积、极佳的遮盖力、较好的分散性等特性。

Description

聚铝硅酸钠超微粉体化合物及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种聚合超微粉体化合物及其生产方法，尤其是一种聚铝硅酸钠超微粉体化合物及其生产方法。
背景技术
众所周知，多功能助剂三聚磷酸钠(STPP)在洗涤剂配方中的引入，给洗涤剂行业带来了一次质的飞跃，使洗涤剂的去污能力、钙皂分散力、抗污垢再沉积能力、PH缓冲力等大大提高。但磷盐是一种富营养物质，它随洗涤污水排入江河湖泊等地球表面水域，使水中的浮游生物大量繁殖，造成水中的溶解氧含量下降，水色变暗，透明度降低，水域感观性状恶化。严重时，导致水中的生物种群发生改变，鱼类等水生动物大量死亡。同时影响人类的生产、生活环境和饮用水安全。许多发达国家已逐步实现洗涤剂无磷化，我国也有许多地方已采取措施限制或禁止含磷洗涤剂使用。此外，随着能源紧张，世界性磷矿资源的短缺，使三聚磷酸钠的价格持续上涨，目前，尚无三聚磷酸钠的理想替代产品，所有的替代产品要么生产程序复杂，生产条件要求高，生产成本昂贵，要么其性能难以达到三聚磷酸钠的水平。另外，塑料、橡胶、涂料等行业目前因大量使用钛白粉和白炭黑作为遮盖剂和增强剂，这两种产品生产成本高，并且有一定的环境污染，再加上钛资源日益短缺，近年价格一涨再涨，市场特别需要一种性价比高的代替产品。目前虽有试用相关产品替代STPP、钛白粉和白炭黑，但都影响产品的质量和性能稳定性。因而开发一种理想的替代三聚磷酸钠、钛白粉和白炭黑的产品已成为多个行业迫切需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种质量好、性价比高的聚铝硅酸钠超微粉体新材料及其生产方法，本发明产品在钙、镁离子交换能力、与表面活性剂的配伍性、白度等性能方面完全取代三聚磷酸钠，在遮盖力、分散性、吸油量、比表面积等性能方面可取代或部份取代白炭黑和钛白粉，本发明的目的通过下述技术方案来实现，本发明以氢氧铝和石英矿为基料，通过加入烧碱进行化学提纯，在催化剂作用下，经缩聚反应，再经晶化、老化处理而成，其结构式为：
Figure BSA00000120617900021
本发明产品的生产方法如下：
1、制备偏铝酸钠溶液：取AL2O3≥60％的氢氧化铝1重量份，置入反应釜中，然后加入无离子水7-8重量份，再加入氢氧化钠3～4重量份，升温至105℃～110℃反应25-35分钟，经200-250目筛网过滤后，冷却至30℃～40℃作为待用偏铝酸钠溶液；
2、制备硅酸钠溶液：取SiO2≥99％的石英砂3重量份粉碎至200-250目，加烧碱(NaOH)4重量份，将其置于高压反应釜中再加水7-8重量份，在130-140℃高温条件下溶解50-70分钟，冷却至30℃～40℃即获得待用硅酸钠溶液；
3、将上述偏铝酸钠溶液与硅酸钠溶液搅拌混合，再加入特种分子筛催化剂0.001-0.002重量份，反应15-25分钟后即得铝硅酸钠聚合物，加热至58-67℃晶化55-65分钟，再加热到65-75℃进行老化120-150分钟，去水，在105-110℃条件下干燥后，即为聚铝硅酸钠超微粉体。
本发明的化学反应式为：
Al2O3+2NaOH＝Na2O·Al2O3+H2O
3SiO2+2NaOH＝Na2O·3SiO2+H2O
n(Na2O·3SiO2)+n(Na2O·Al2O3)+4nNaOH＝(Na8Al2Si3O13)n+2H2O
本发明产品的物理化学指标如下：
1、钙离子交换能力大于360mgCaCO3/g；
2、与表面活性剂和其它助剂配伍性良好；
3、相对白度(W＝Y)≥105％；
4、粒度(≤1μm)≥99.9％；
5、消色力(雷诺系数)大于1820；
6、分散性(黑格曼数)大于5.5；
7、比表面积大于100m2/g。
本发明产品经洗涤剂厂家试用，各项性能指标均优于三聚磷酸钠，是三聚磷酸钠最理想的替代品，该产品经涂料、橡胶行业应用，能全部或部分取代钛白粉和白炭黑，并且具有优异的性价比优势，该产品是洗涤助剂三聚磷酸钠、白炭黑、钛白粉的理想替代品。
本发明产品是三维晶格，结构中硅原子是四价，呈电中性，铝原子是三价，共享四个氧原子，结合一个负电荷，晶体中心有个空穴能结合阳离子进入穴内。该物质在洗涤剂中能与钙、镁及其它金属离子(铁、铜、锰等)起络合反应，生成非溶性“纳米”级络合物，能自由通过各种布料的纤维缝穴，经实际检测，聚铝硅酸钠超微粉体钙离子交换能力大于360mgCaCO3/g，与三聚磷酸纳相同，其钙离子交换速度是三聚磷酸钠的三倍，PH缓冲能力、抗污垢再沉积能力都优于STPP，是目前综合性能超过STPP的唯一代磷助剂。由于其具有极大的比表面积、极佳的遮盖力和较好的分散性，聚铝硅酸钠超微粉体还可用作精细化工产品催化剂载体，饮用水及污水处理的软水剂、塑料橡胶行业的补强剂、染料剂行业的填充料等。
具体实施方式：
实施例1，按下列步骤进行：
(1)制备偏铝酸钠溶液：取Al2O3≥60％的氢氧化铝28公斤，置入反应釜中，然后加入无离子水196公斤，再加入氢氧化钠84公斤，升温至105℃反应35分钟，经200目筛网过滤后冷却至35℃即为待用偏铝酸钠溶液。
(2)制备硅酸钠溶液：取SiO2≥99％的石英砂84公斤粉碎至200目，加氢氧化钠(NaOH)112公斤，混均后置于高压反应釜中再加水196公斤，在130℃高温下溶解60分钟，冷却至35℃即获得待用硅酸钠溶液。
(3)将上述偏铝酸钠溶液与硅酸钠溶液合并再加特种分子筛催化剂0.028公斤，本实施例选用湖南建长石化股份有限公司生产的催化剂(牌号为HTS)，反应15分钟后即得铝硅酸钠聚合物，再加热至58℃晶化55分钟，再加热到75℃老化120分钟，去水，在110℃条件下干燥后即为聚铝硅酸钠超微粉体。
实施例2，按下列步骤进行：
(1)制备偏铝酸钠溶液：取Al2O3≥60％的氢氧化铝28公斤，置入反应釜中，然后加入无离子水224公斤，再加入氢氧化钠112公斤，升温至107℃反应30分钟，经250目筛网过滤后冷却至30℃即为待用偏铝酸钠溶液。
(2)制备硅酸钠溶液：取SiO2≥99％的石英砂84公斤粉碎至250目，加氢氧化钠(NaOH)112公斤，混均后置于高压反应釜中再加水210公斤，在140℃高温下溶解70分钟，冷却至35℃即获得待用硅酸钠溶液。
(3)将上述偏铝酸钠溶液与硅酸钠溶液合并再加入特种分子筛催化剂0.042公斤，本实施例选用湖南建长石化股份有限公司生产的催化剂(牌号为HTS)，反应20分钟后即得铝硅酸钠聚合物，再加热至60℃晶化60分钟，再加热到65℃老化130分钟，去水，在105℃条件下干燥后即为聚铝硅酸钠超微粉体。
实施例3，按下列步骤进行：
(1)制备偏铝酸钠溶液：取Al2O3≥60％的氢氧化铝28公斤，粉碎至200目，置入反应釜中，然后加入无离子水210公斤，再加入氢氧化钠98公斤，升温至110℃反应25分钟，经250目筛网过滤后冷却至40℃即为待用偏铝酸钠溶液。
(2)制备硅酸钠溶液：取SiO2≥99％的石英砂84公斤粉碎至250目，加氢氧化钠(NaOH)112公斤，混均后置于高压反应釜中再加水224公斤，在138℃高温下溶解50分钟，冷却至40℃即获得待用硅酸钠溶液。
(3)将上述偏铝酸钠溶液与硅酸钠溶液合并再加入特种分子筛催化剂0.056公斤，本实施例选用湖南建长石化股份有限公司生产的催化剂(牌号为HTS)，反应25分钟后即得铝硅酸钠聚合物，再加热至67℃晶化65分钟，再加热到70℃老化150分钟，去水，在107℃条件下干燥后即得到聚铝硅酸钠超微粉体。

Claims (1)

1.一种聚铝硅酸钠超微粉体的生产方法，其特征在于：按下列步骤进行：
(1)制备偏铝酸钠溶液：取Al2O3≥60％的氢氧化铝1重量份，置入反应釜中，然后加入无离子水7-8重量份，再加入氢氧化钠3～4重量份，升温至105℃～110℃反应25-35分钟，经200-250目筛网过滤后，冷却至30℃～40℃作为待用偏铝酸钠溶液；
(2)制备硅酸钠溶液：取SiO2≥99％的石英砂3重量份粉碎至200-250目，加烧碱4重量份，将其置于高压反应釜中再加水7-8重量份，在130-140℃高温下溶解50-70分钟，冷却至30℃～40℃即获得待用硅酸钠溶液；
(3)将上述偏铝酸钠溶液与硅酸钠溶液搅拌混合，再加湖南建长石化股份有限公司生产的HTS催化剂0.001-0.002重量份，反应15-25分钟后即得铝硅酸钠聚合物，加热至58-67℃晶化55-65分钟，再加热到65-75℃进行老化120-150分钟，去水，在105-110℃条件下干燥后即为99.9％以上粒度≤1μm的聚铝硅酸钠粉体。
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