CN102282105A - 层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其用途 - Google Patents

层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制备层状硅酸盐组合物的方法，其包括在处理期间使原料与至少一选自下组的碱金属盐接触并用其进行处理：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，及与碳酸钠接触，其中原料与碳酸钠的接触和与至少一碱金属盐接触同时进行或在其后进行。此外，本发明提供层状硅酸盐组合物及其用途，以及碱活化的层状硅酸盐组合物的后处理方法。

Description

层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其用途
本发明涉及一种层状硅酸盐组合物的制备方法、层状硅酸盐组合物及其在制备纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料中的用途。
碱活化层状硅酸盐在纸制备时尤其用于双保持体系中。因此，层状硅酸盐分散液必须满足目前关于最低粘度的苛刻要求。通常，碱活化层状硅酸盐，例如碱活化膨润土，即使在常规进行的最终产品粉末或分散液的储存期间，粘度在储存或运输过程中降低。粘度降低的原因迄今为止还未能完全弄清，且粘度降低的程度取决于多个因素，尤其是储存的持续时间(例如参见Lebendenkoand Plée，Applied Clay Science，3(1988)，第1-10页)。当粘度大量降低时，这意味着材料不再满足用户的特定需要及产品不再被接受，这无论对于制造者还是对于消费者均是很大的缺陷。
例如，在US4359339中描述了改变层状硅酸盐组合物粘度的方法，其中，向分散液中加入水溶性铝盐，钠膨润土的重量百分比为11-26％。然而，该方法仍然存在如下缺陷：Al3+离子在许多应用中均不合乎需要，且至少部分铝盐被认为是刺激性的物质，具有高水含量的分散液的储存和运输成本非常高。
因此，本发明的任务是提供一种可以制备层状硅酸盐组合物的替代方法，使得即使在长时间储存之后，例如长于3个月，尤其是长于6个月，层状硅酸盐组合物均能保持其容量以在分散在水中时提供适当粘度的分散，及具有良好的膨润性。该方法能够以合理的成本完成并使用便宜的原材料，终产物的成本与现有技术的方法相比，成本没有或仅略微提高，且优选终产物的pH没有或仅稍微减低。此外，该方法仅有小量处理步骤，且优选与现有技术相比，处理步骤减少。尤其是通过该方法制备的活化层状硅酸盐可以用于商用保持和排水体系中，例如
Figure BDA0000075428710000011
或
Figure BDA0000075428710000012
体系。
本发明的目的可以通过具有权利要求1技术特征的方法实现。优选的实施方式在从属权利要求中描述。
在获得本发明的多次尝试期间，发明人惊奇地发现，通过用碳酸钠和另一选自碱性金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物的活性试剂的组合来处理层状硅酸盐，从而能制备出具有良好物性的层状硅酸盐组合物，其中，即使在层状硅酸盐组合物储存和运输之后后者仍能整体保持稳定。具体地，根据本发明方法制备的层状硅酸盐组合物，即使例如在储存至少12周或更长时间之后，优选至少26周或更长时间，在分散于水中时仍能实现粘度不会降低至粘度极限值的分散。
在长时间储存后，根据本发明方法制备的层状硅酸盐组合物仍然具有良好的膨润性。该层状硅酸盐组合物的膨润性即使在经过数月的储存之后仍不会或仅仅稍微降低，使得例如即使在储存多个星期后仍能制得具有所希望高粘度的分散液。
本发明人发现，用于活化层状硅酸盐的碱金属盐的阴离子会对层状硅酸盐组合物溶于水中的悬浮液的粘度产生影响。
如果层状硅酸盐用碳酸钠活化，随着使用的碳酸钠的量增加，由活化层状硅酸盐制成的悬浮液的粘度首先增加，直到在相当于层状硅酸盐阳离子交换容量的100-110％的碳酸钠量时达到最大粘度为止。如果进一步提高碳酸钠的量，活化层状硅酸盐制成的悬浮液的粘度再次降低。不愿受限于该理论，本发明人将该效应归因于多价阳离子，尤其是钙离子和镁离子，这些离子由钠离子从层状硅酸盐置换而得。由于碳酸盐离子过多，出现沉淀和老化过程，这对层状硅酸盐各层的分层具有不利影响。
如果碳酸钠现在部分用其它碱金属盐代替，其优选包含阴离子和具有多价阳离子，尤其是钙离子和镁离子，形成具有良好水溶性的盐，当层状硅酸盐过活化时，活化层状硅酸盐的悬浮液的粘度可进一步增加。
然而，与碳酸钠一起使用的碱金属盐的阴离子并不能任意选择。如果选择能形成络合物的阴离子，例如磷酸钠，或包含多个羧基的阴离子，即能形成螯合物的阳离子例如EDTA，当这样的碱金属盐连同碳酸钠一起使用时，浆液的粘度降低。
不愿受限于该理论，本发明人将该效应阐明为，这些能形成络合物的阴离子配位到层状硅酸盐层的边缘，具有自由配位点的铝离子位于其上。通过阴离子的配位，层状硅酸盐层边缘上的电荷或电荷密度改变。
为了获得高粘度，希望层状硅酸盐组合物的层形成“卡片房子式结构”，其中在每一情形下，一层的边缘位于相邻的层状硅酸盐层的表面之上。层状硅酸盐层的表面负充电。通过能形成络合物的阴离子配位到层状硅酸盐层的边缘，层状硅酸盐层的边缘也接收负电荷。因此，卡片房子式结构不再形成及层状硅酸盐悬浮液的粘度降低。
本发明方法中使用的碱金属盐含有阴离子，其不会对层状硅酸盐组合物的悬浮液的粘度产生任何不利影响。因此，碱金属离子的浓度在层状硅酸盐活化期间可进一步增加，从而能在后者悬浮于水中时改善层状硅酸盐的分层，其中可形成对悬浮液高粘度有利的层状硅酸盐层结构。
因此，本发明提供制备层状硅酸盐组合物的方法，包括：
a.准备包括至少一层状硅酸盐的原料；
b.在处理中，使原料与如下物质接触：
-与选自下组的至少一碱金属盐接触：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，
-以及与碳酸钠接触。
在本发明的方法中，首先准备原料，其包括至少一层状硅酸盐。原料中至少一层状硅酸盐的比例优选至少为原料总固体含量的80％(重量百分比)，更优选至少为90％，进一步优选为至少98％。
之后，在处理中，原料被使得与选自下组的至少一碱金属盐接触：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，并与碳酸钠接触。在本发明方法中，层状硅酸盐因而用至少两种不同的碱金属盐处理，即用选自上述组的一种碱金属盐和用碳酸盐处理。
在本发明的范围内，在结束对原料的处理后，尤其在获得层状硅酸盐组合物后，层状硅酸盐组合物的化学和/或物理性质的变化也被称为“老化”。
本发明不限于下述假设的正确性，即假设用碳酸钠处理过的层状硅酸盐组合物的老化是由于下述事实：随着时间的过去，一价阳离子尤其是钠阳离子自膨润土层的夹层移位并随后固定，这导致一价阳离子累积在层状硅酸盐如膨润土的表面上。此外，用碳酸钠处理过的层状硅酸盐组合物的老化还可归因于发生所谓的再活化的事实，即，一价阳离子如钠阳离子通过二价阳离子如钙和/或镁阳离子交换。由此，当层状硅酸盐分散在水中时，尤其是分散液中含有1-7％(重量百分比，相对于分散液的总重量)尤其是约5％的层状硅酸盐时，层状硅酸盐层周围的离子的弥散层按下述程度降低：颗粒开始凝结，且在经过一段时间后，形成越来越多的团块。因此，由不同老化程度的层状硅酸盐组合物制备的分散液具有不同的粘度和膨润性。
层状硅酸盐既可以是天然层状硅酸盐，即通过自然出现的降解获得的层状硅酸盐，也可以是合成制备的层状硅酸盐，尤其是开始由其他硅酸盐材料制备得到的层状硅酸盐。
优选层状硅酸盐是蒙脱石层状硅酸盐或蒙脱石层状硅酸盐的混合物。当层状硅酸盐选自膨润土、蒙脱石、锂蒙脱石、滑石粉、硅镁石、贝得石、绿脱石及其混合物时，可以获得非常有利的物性。优选层状硅酸盐不是煅烧过的层状硅酸盐，即在制备或获得之后，层状硅酸盐例如不在高于500℃下加热，优选不超过200℃，尤其是不超过115℃。硅酸盐、其结构以及其组合物例如在教材“Holleman-Wiberg，Lehrbuch der Anorganischen Chemie”，N.Wiberg，第91-100版，Walter de Gruyter & Co.，1985，ISBN 3-11-007511-3，第768-779页中描述。
特别优选的是，至少一层状硅酸盐包括膨润土或由其构成。膨润土具有蒙脱石作为其主要构成，其具有特别有利的化学物理性质，尤其是具有特别有利的膨润性。蒙脱石是一种三层矿石，由两层SiO4四面体以及其间的八面体层构成，主要包含铝离子。膨润土在水体系中的性质的特征在于永远负层电荷，这通过硅酸盐层中的同晶取代和缺陷引起并影响膨润土晶体边缘上的可变电荷。在层之间有可交换的阳离子。
根据一实施例，层状硅酸盐可主要包含多价阳离子作为交换阳离子。多价阳离子优选由两价阳离子形成，特别优选由包括钙离子和镁离子的基团形成。优选层状硅酸盐的总阳离子交换容量的至少50％由多价阳离子形成，特别是Ca2+和/或Mg2+，根据另一实施方式，至少60％，根据另一实施方式，至少80％。这些数字与等价物有关。在实施例中描述了确定阳离子交换容量及层状硅酸盐阳离子交换容量中的各个金属离子的比例的方法。
根据一个实施方式，钙膨润土或钙/镁膨润土用作层状硅酸盐。钙膨润土或钙/镁膨润土意为其中交换阳离子主要由钙离子或钙和镁离子形成的膨润土。优选层状硅酸盐的总阳离子交换容量中钙离子或钙和镁离子的比例至少为50％，根据另一实施方式，至少为总阳离子交换容量的60％，根据又一实施方式，至少为总阳离子交换容量的80％。
之后，包括层状硅酸盐的原料与选自下组的至少一碱金属盐进行接触和处理：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，及还与碳酸钠进行接触和处理。
原料可按本领域技术人员公知的方式与至少一碱金属盐和碳酸钠接触。当至少一碱金属盐和/或碳酸钠以液体形式添加时，例如溶液或分散液，或以固体形式添加到原料时，可获得具有非常好的物性的层状硅酸盐组合物。碱金属盐和/或碳酸钠的添加可在一个或多个部分进行，如果需要可在整个处理时间期间或其一部分期间连续添加。至少一碱金属盐以及碳酸钠可以以包含一种或多种碱金属盐和碳酸钠的混合物的形式与原料接触，也可以彼此分开与原料接触。
原料可按本领域技术人员公知的方式与至少一碱金属盐和碳酸钠接触，原料按本领域技术人员公知的方式与一种或多种碱金属盐及碳酸钠或包括碳酸钠及一种或多种碱金属盐的混合物混合，尤其是机械混合。
优选地，机械混合可以通过搅拌、捏和和/或挤压进行。在开始处理之前，原料可以为固体形式，例如粉末，也可以为流体形式，例如分散液。
具体地，对于捏和或挤压，层状硅酸盐或层状硅酸盐与至少一碱金属盐和碳酸钠的混合物应具有足够的可塑性。优选层状硅酸盐或层状硅酸盐与至少一碱金属盐和碳酸钠的混合物具有至少20％(重量百分比)的水含量，根据一个实施方式，水含量在25-40％的范围内。
如果需要，在原料与一种或多种碱金属盐和/或碳酸钠的处理步骤中添加水，使得根据水的添加量，在完成处理后，能获得流体例如分散液。根据一个实施方式，水通过添加水溶液形式的碱金属盐或碳酸钠而添加到层状硅酸盐中。
此外，在原料的处理步骤中，可以添加可由本领域技术人员选择的一种或多种其它成分。尤其可添加选自下组的一种或多种成分：有机和/或无机溶剂、无机和/或有机酸及其盐、无机和/或有机碱及其盐、表面活性剂、絮凝剂、染料等。
然而，处理在没有机械混合的情形下同样进行。具体地，原料可被使得在表面处与至少一碱金属盐或碳酸钠的流体接触，尤其是含水流体，例如溶液或分散液，从而使能进行交互作用。在此期间，原料的处理按如下进行：至少一碱金属盐或碳酸钠的溶液通过表面上的孔或裂缝及借助于物理和/或化学力如毛细管力渗入原料中。可选地，在原料与至少一碱金属盐尤其是与至少一碱金属盐流体接触前，对原料的表面进行预处理，例如使其粗糙化或形成孔和/或通道，以促进碱金属盐或碳酸钠渗入原料内部。
用至少一碱金属盐和碳酸钠进行处理的持续时间可由本领域技术人员根据使用的原料进行选择，其在很大程度上取决于选择的处理步骤。如果处理包括混合，则本领域技术人员将根据使用的原料选择持续时间。优选持续时间为0.5-20分钟，优选为1-11分钟，尤其是2-6分钟。如果处理包括碱金属盐或碳酸钠溶液的施加如喷涂，则可一次或多次进行的施加及随后的交互作用可能需要例如至少3个小时的持续时间，优选为3小时-3天，优选为18小时-2天。在本申请中，在机械混合(例如挤压或捏和)作为唯一或结束处理操作的情形下，或在没有机械混合时施加且使能交互作用(例如喷涂并使所喷涂的材料保持静止)作为唯一或结束处理操作的情形下，施加完成之后一天的时间点视为处理时间结束。
此外，原料的处理可在例如低于90℃的温度下进行，优选低于70℃，尤其是低于45℃。
层状硅酸盐组合物可直接按其根据本发明方法制备的形式在其它过程中使用，例如在纸张的制备中。
然而，层状硅酸盐组合物也可进行干燥和碾碎(可选)。例如如果层状硅酸盐组合物将进行包装并运送到很远的地方进行进一步处理，这是有利的。在干燥后，层状硅酸盐组合物优选具有10-30％(重量百分比)范围的水含量，根据另一个实施方式，水含量为15-25％。
通过至少一碱金属盐和碳酸钠对层状硅酸盐进行的处理可按任意顺序进行。层状硅酸盐可以首先与碳酸钠接触，然后与至少一碱金属盐接触。还可以选择其它的顺序。
根据一个实施方式，层状硅酸盐与碳酸钠的接触可以和与至少一碱金属接触同时进行，也可以在其之后进行。
上面提及的原料与至少一碱金属盐和碳酸钠接触和处理的顺序使得层状硅酸盐组合物具有非常优良的物性，在分散在水中时其具有较高的粘度，甚至在多达12周后，尤其多达26周后，在分散在水中时其仍具有足够高的粘度值。
当与碳酸钠接触和与至少一碱金属盐接触同时进行或在其之后进行时，根据本发明方法的一个实施方式，至少一碱金属盐可与包含层状硅酸盐的原料交互作用并在碳酸钠作用开始之前或同时对其起作用。根据本发明使用的碱金属盐具有非常好的水溶性。因此其非常易于交换层状硅酸盐中存在的阳离子，尤其是多价阳离子，特别是钙离子和镁离子。阴离子与交换的阳离子尤其是钙离子和镁离子结合形成具有相当高水溶性的盐，使得交换的离子不会立即由碳酸盐离子沉淀。
优选地，原料的接触和处理的步骤b)可包括：用至少一碱金属盐处理原料，用碳酸钠接触和处理用至少一碱金属处理过的原料，和/或在整个处理时间或其一段时间内原料同时用至少一碱金属盐和碳酸钠进行处理，优选用包含至少一碱金属盐和碳酸钠的混合物进行处理。
在本发明的方法中，根据一个优选的实施方式，至少一碱金属盐和碳酸钠同时添加到层状硅酸盐，根据一个实施方式，可以是混合物的形式。
尤其是在至少一碱金属盐选自如下物质时，可获得具有良好物性和储存容量的层状硅酸盐组合物：氯化钠、硫酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硝酸钠、氯化钾、硫酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硝酸钾及其混合物。当至少一碱金属盐选自如下物质时，可以获得特别高质量的层状硅酸盐组合物：氯化钠、硫酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硝酸钠及其混合物。
本申请涉及的概念“碱金属盐”和“碳酸钠”不仅可以是无水盐，也可以是水合物形式的盐。优选碳酸钠包括苏打或由其组成。此外，本申请涉及的概念“碱金属盐”不包括碳酸钠，也不包括碳酸氢钠。
如果原料首先与至少一碱金属盐接触，则这可通过施加如喷涂含水碱金属盐流体尤其是氯化钠或硫酸钠流体进行，或者通过添加固体形式如粉末状的一种或多种碱金属盐进行。在该实施方式中，处理可以通过使含水碱金属盐流体起作用和/或通过机械混合如捏和或挤出进行。在随后添加碳酸钠或含有碳酸钠和/或一种或多种碱金属盐的混合物之后，可进行机械混合如捏和或挤出。
此外，原料与至少一碱金属盐和碳酸钠的接触可以同时进行。具体地，至少一碱金属盐和碳酸钠可以固体或流体混合物的形式同时添加到原料中并与其混合。
令人惊讶的是，将含有层状硅酸盐的原料与碳酸钠如苏打和至少一碱金属盐如氯化钠一起挤出成层状硅酸盐组合物，其使可能制备具有非常好粘度和良好膨润性的层状硅酸盐组合物分散液。值得注意的是，在层状硅酸盐组合物根据本发明制备并储存2-6月后，与传统的用碳酸钠处理过的层状硅酸盐组合物相比，可获得具有好得多的粘度的层状硅酸盐组合物分散液。具体地，根据本发明的层状硅酸盐组合物仅通过一次挤压就已经具有用于生产纸、胶纸板、卡纸板和含纸复合材料时所有必要的特征，尤其是提供良好保持性的能力。此外，根据本发明的层状硅酸盐组合物与传统的已与碳酸钠接触的层状硅酸盐组合物相比具有更高的膨润性。
从方法技术的角度来看，在本发明的方法中，活化可以分为多个阶段进行，使得因处理引起的活化可在所希望的时间点、按针对特定应用所选择的量实现。优选地，在分阶段进行的处理中，用至少一碱金属盐或用至少一碱金属盐和碳酸钠或用碳酸钠进行的处理在第一阶段进行，用碳酸钠或至少一碱金属盐和碳酸钠或至少一碱金属盐进行的处理在第二阶段进行。
该实施方式例如使可能将层状硅酸盐首先部分活化，然后在稍后的时间进行进一步活化，例如在层状硅酸盐组合物储存一定时间之后用于如制造纸张的应用时。由此，至少可以部分补偿层状硅酸盐组合物在储存期间出现的老化效应。
因经济原因，使用非常大量的至少一碱金属盐不合乎需要。此外，使用非常大量的至少一碱金属盐还会导致层状硅酸盐组合物悬浮液的粘度再次降低。
根据一个实施方式，选择碳酸钠的量，使得钠离子的量在层状硅酸盐总阳离子交换容量的80-120％之间，根据另一实施方式，在90-110％之间。
根据另一实施方式，选择至少一碱金属盐的量，使得碱金属离子的量为层状硅酸盐总阳离子交换容量的20-50％之间，根据另一实施方式，在25-40％之间。
根据另一实施方式，选择碳酸钠和至少一碱金属盐的总量，使得钠离子和碱金属离子的量为层状硅酸盐总阳离子交换容量的90-140％之间，根据另一实施方式，在100-130％之间。
该百分比例基于当量。
层状硅酸盐组合物在如下情况下具有良好的储存能力：在根据本发明的方法期间用于处理原料的至少一碱金属盐(其中，至少一碱金属盐选自碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物)的总重量与碳酸钠总重量的重量比至少为0.05，优选在0.1-1.0的范围内，更优选为0.5-1.0。
此外，在如下情况下可以获得特别高质量的层状硅酸盐组合物：在根据本发明的方法期间用于处理原料的至少一碱金属盐(其中，至少一碱金属盐选自碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物)的总重量与原料的层状硅酸盐的总重量的重量比至少为0.5∶100，优选在1∶100-3∶100的范围内，更优选为1.5∶100-3∶100。
在如下情况下，可以获得具有良好物性的层状硅酸盐组合物：在根据本发明的方法期间用于处理原料的碳酸钠的总重量与原料的层状硅酸盐的总重量的重量比至少为0.5∶100，优选在1∶100-7∶100的范围内，优选在4∶100-7∶100的范围内，尤其是在2∶100-3.5∶100的范围内。
在用至少一碱金属盐和碳酸钠处理时，形成层状硅酸盐组合物，在完成处理后，其可以是挤出物、捏和物、浆液或分散液的形式，优选相对于分散液的总重量具有1-7％(重量百分比)的固体含量。
本发明方法可以但不必须包括单独的恢复步骤。例如，即使在处理之后获得的反应混合物也可以立即进一步使用。具体地，层状硅酸盐组合物可以以粉末、颗粒、挤出物、成型体、浆液或分散液的形式恢复，相对于分散液的总重量具有1-7％(重量百分比)的固体含量。对此的处理操作尤其是干燥、造粒、成型可按本领域技术人员公知的任何方法进行。
制备层状硅酸盐组合物的方法可包括添加纸原料纤维，尤其是含纤维素的纤维材料，和/或至少一絮凝剂。至少一絮凝剂例如可以包括聚合物，尤其是具有阳离子的聚合物，优选聚丙烯酰胺、尤其是具有阳离子的聚丙烯酰胺，和/或具有阴离子的微颗粒，尤其是具有阴离子的聚合物。聚合物可以由一种或多种不同的单体单元构成。优选聚合物可以包含20种或更多的单体单元，其中，这些单体单元可以相同，也可以不同。具体地，聚合物可以是甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺的均聚物，或丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的阳离子改性共聚物，即包含甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺单体单元以及一种或多种、相同或不同的阳离子单体单元的共聚物。特别优选絮凝剂包含共聚物或由其组成，该共聚物含有丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为单体单元。具有阴离子的聚合物可以是通过将相同或不同的单体聚合得到的聚合物，其中，单体是选自如下的一种或多种单体：(甲基)丙烯酸及其盐、硫代乙基-(甲基)丙烯酸酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、烯丙基硫酸、苯乙烯基硫酸、乙烯基硫酸、马来酸、以及其它具有至少2个酸官能团的化合物及其盐。
在制备层状硅酸盐组合物期间，可以在任意时间添加本领域技术人员选择的其它成分。例如，可添加选自如下的一种或多种成分：有机和/或无机溶剂、尤其是水，无机和/或有机酸及其盐、无机和/或有机碱及其盐、表面活性剂、絮凝剂、着色剂等。
在氯化钠、硫酸钠、或含有氯化钠和硫酸钠的混合物用作至少一碱金属盐时，能获得特别良好的结果。根据使用的碱金属盐，能获得不同的膨润性。
如果需要，在接触及可选地恢复层状硅酸盐组合物之后，可以再用至少一碱金属盐和/或碳酸钠进行处理。具体地，可进行下文详细阐述的后处理操作。
根据本发明方法的另一实施方式，将层状硅酸盐组合物与碳酸钠接触，使获得碱活化层状硅酸盐组合物。碱活化层状硅酸盐组合物储存一定时间。在该时间后，向碱活化层状硅酸盐组合物添加碱金属盐。
前述时间优选长于1分钟；根据一个实施方式，长于1天；根据又一实施方式，长于4周；根据再一实施方式，长于26周。根据另一实施方式，前述时间短于36个月，根据再一实施方式，短于30个月。
通常在本发明中使用的概念“碱活化层状硅酸盐组合物”包括任意的层状硅酸盐或包含层状硅酸盐的任意原料，其在制备或恢复之后与碳酸钠或碳酸氢钠接触，并优选与之混合。
该碱活化层状硅酸盐组合物已经通过根据本发明的方法制备，即，层状硅酸盐组合物已经与碳酸钠和至少一碱金属盐接触。
对于在用于制备纸张之前已被储存较长时间如数周的情形，本发明的实施方式使可能对已经碱活化的层状硅酸盐组合物进行后处理，尤其是提高该碱活化层状硅酸盐组合物含水分散液的粘度。
根据一个实施方式，碱活化层状硅酸盐组合物的后处理包括如下步骤：
a)提供至少部分以固体形式存在的碱活化层状硅酸盐组合物，相对于碱活化层状硅酸盐组合物的总重量，其总固体含量大于80％(重量百分比)，其中，层状硅酸盐组合物在分散在水中时在第一时间点提供具有第一粘度值的分散液，在经过一段时间间隔的第二时间点，以与提供第一分散液相同的条件和相同的浓度分散在水中，提供具有第二粘度值的第二分散液，第二粘度值比第一粘度值低；及
b)在第二时间点后，使碱活化层状硅酸盐组合物与选自如下的至少一碱金属盐接触：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，尤其是在层状硅酸盐组合物中包含的每1g层状硅酸盐中至少一碱金属盐的总量优选为至少5mg，更优选为5mg-50mg，进一步优选为18mg-50mg，其中，在处理后获得层状硅酸盐组合物，在与提供第一和第二分散液时同样的条件和同样的浓度下分散在水中时，其提供具有第三粘度值的第三分散液，第三粘度值高于第二粘度值。
先前已经碱活化的层状硅酸盐组合物的后处理特别有利，因为当层状硅酸盐组合物分散在水中时可能粘度不足，在经过后处理后，可以具有用户指定范围内的可接受的粘度值。由此，可以防止产品和有价值的资源的损耗，并降低运输成本。因此，该方法对层状硅酸盐组合物的制造商和用户均特别有价值，例如纸张制造商。
令人惊讶地是，可在已经碱活化的层状硅酸盐组合物的后处理中获得的第三层状硅酸盐组合物分散液，在用至少一碱金属盐处理之后，其粒径低于200nm的颗粒的总重量高于第二层状硅酸盐组合物分散液中粒径低于200nm的颗粒的总重量。
如果氯化钠、硫酸钠或包含氯化钠和硫酸钠的混合物用作至少一碱金属盐，在已经碱活化的层状硅酸盐组合物的后处理中可获得特别好的结果。
在碱活化层状硅酸盐组合物的后处理期间，可以在任意的时间点添加本领域技术人员选择的其它成分。具体地，可以添加选自下组的一种或多种成分：有机和/或无机溶剂、尤其是水，无机和/或有机酸及其盐、无机和/或有机碱及其盐、表面活性剂、絮凝剂、着色剂等。至少一絮凝剂例如可以为聚合物，尤其是具有阳离子的聚合物，优选聚丙烯酰胺、尤其是具有阳离子的聚丙烯酰胺(例如
Figure BDA0000075428710000131
Family(Ciba AG)的聚丙烯酰胺，尤其是178)和/或阴离子性微粒。聚合物可以由一种或多种不同的单体单元组成。具体地，聚合物可以是甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺的均聚物，或丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的阳离子改性共聚物，即，尤其是含有甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺单体单元以及一种或多种相同或不同的阳离子单体单元的共聚物。特别优选的是絮凝剂包含共聚物或由其组成，该共聚物含有丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为单体单元。
在用至少一碱金属盐进行的后处理中，形成层状硅酸盐组合物，其中，在用至少一碱金属盐处理结束后，例如其可以是挤出物、捏和物、浆液或分散液的形式，优选相对于分散液的总重量具有1-7％(重量百分比)的固体含量。
在用至少一碱金属盐处理碱活化层状硅酸盐组合物之后所得的反应混合物可以直接进一步使用。
然而，通过后处理操作可获得的层状硅酸盐组合物还可以为粉末、颗粒、挤出物、成形体、浆液或分散液的形式，优选相对于分散液的总重量具有1-7％的固体含量。为此进行的处理操作尤其是干燥、造粒、形成成形体等可通过任意方法实现。
本发明还涉及可通过本发明方法制备的层状硅酸盐组合物。
具体地，在从处理结束时开始并在其后持续至少4周的时间段，层状硅酸盐组合物在分散在水中时可提供这样的颗粒比例尤其是层状硅酸盐颗粒比例：粒径低于200nm的颗粒至少为粒径小于100μm的颗粒总重量的10％(重量百分比)。
优选地，层状硅酸盐组合物如通过本发明方法获得的层状硅酸盐组合物，在从处理结束开始并在其后持续至少12周优选至少26周的时间段，在分散在水中时可提供含水分散液(相对于分散液的总重量，层状硅酸盐组合物的含量为5％(重量百分比))，其粘度与处理时间结束时用该层状硅酸盐组合物制得的分散液的粘度相同，或与之相比所减少的粘度量不超过例如约20％，优选不超过约10％，更优选不超过约5％，特别优选不超过约2％。
优选地，层状硅酸盐组合物如通过本发明方法获得的层状硅酸盐组合物，在从处理结束开始并在其后持续至少12周优选至少26周的时间段，在分散在水中时可提供含水分散液(相对于分散液的总重量，层状硅酸盐组合物的含量为5％(重量百分比))，其粘度不低于粘度极限300mPa s，优选不低于粘度极限400mPa s，更优选不低于790mPa s，进一步优选不低于850mPa s，再优选不低于870mPa s，特别优选不低于890mPa s。
根据一个实施方式，层状硅酸盐组合物可以包含纸张材料纤维，尤其是含纤维素的纤维，和/或优选包括至少一絮凝剂。絮凝剂例如可以是丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的均聚物，和/或丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的阳离子改性共聚物，优选聚丙烯酰胺，尤其是具有阳离子的聚丙烯酰胺，和/或具有阳离子的微粒。
根据另一个方面，本发明涉及如通过本发明方法制备的层状硅酸盐组合物的用途，其用于制备纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料，尤其是用于涂覆和/或层压纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料，或用于无粘合物质。
通过上述方法获得的层状硅酸盐组合物可以直接用于纸张制备，尤其为分散液的形式。然而，还可能以干燥粉末或颗粒的形式使用层状硅酸盐组合物。根据一个实施方式，可以将层状硅酸盐组合物干燥并粉碎。由此，层状硅酸盐组合物可以容易包装并运输。在其用于纸张制备前，可以将干燥粉末搅拌在水中，从而获得悬浮液。搅拌优选在高剪切力下进行，从而使层状硅酸盐分层，且使该悬浮液具有高比例的小颗粒。含水悬浮液的固体含量优选为0.1-10％(重量百分比)，更优选为1-5％(重量百分比)，根据另一个实施方式，为1-3％(重量百分比)。
在纸、胶纸板、卡纸板、含纸复合材料的制备中，每吨纤维优选纤维素可添加0.4-2.5kg的层状硅酸盐组合物，优选为0.5-1.1kg。
在纸张制备中，可以通过公知的方法进行。因此首先通过常规方法制备纸张纤维悬浮液。该纸张纤维悬浮液优选含有0.1-5％(重量百分比)优选0.5-3％(重量百分比)的纸原料纤维。
在本发明的框架内，纸原料纤维为用于制备纸张且例如可同样出现在随后形成的纸张中的纤维，或可以是化学、生物或物理改变的形式。纸张原料纤维例如为含纤维素的纤维，但并不排他。
纸张纤维悬浮液的制备不仅可以使用原始纤维，还可以使用二次纤维即回收原料，尤其是废纸，其在使用后再回到生产过程。
纸纤维悬浮液可以含有常规的填料，例如高岭土、滑石、石膏、硫酸钡、白垩、钛白粉。这些填料根据期望的纸等级添加到纸纤维悬浮液中，例如相对于纤维部分按10-40％(重量百分比)的比例添加，根据另一个实施方式，添加20-35％(重量百分比)。
纸纤维悬浮液可包含常规量的常规添加剂，例如着色剂、消泡剂、分散剂和润湿剂。
纸纤维悬浮液可以通过常规方法制备。例如可以在高剪切力作用下将纸浆引入水中，从而使纸纤维悬浮在水中，并获得均匀的悬浮液。如果需要，可以设置清洁步骤，例如，将大块的凝聚物与悬浮液分开。
接着，使纸纤维悬浮液絮凝。为了絮凝，可以将絮凝剂添加到纸纤维悬浮液中。可以向纸纤维悬浮液中添加一种絮凝剂或不同絮凝剂的组合物。根据一个优选的实施方式，阳离子性聚合物作为絮凝剂添加到纸纤维悬浮液中。阳离子性聚合物优选具有高分子量。根据一实施方式，阳离子性聚合物具有大于200000g/mol的分子量，根据另一个实施方式，具有大于500000g/mol的分子量。分子量定义为聚合物分子量分布的重量平均分子量。具有阳离子的聚合物可以由相同的单体单元或两种或更多的不同单体单元构成。根据一个实施方式，聚丙烯酰胺用作阳离子性聚合物。根据一个实施方式，甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺的均聚物，或丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的阳离子改性共聚物可用作聚丙烯酰胺。具体地，所使用的阳离子性聚合物可以是包括甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺单体单元以及一种或多种、相同或不同阳离子性单体单元的共聚物。根据一个优选的实施方式，所使用的絮凝剂为包括丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为单体单元的共聚物。
除了上述阳离子性聚合物以外，还可以使用在纸制备中常用的阳离子性聚合物。例如，阳离子性聚合物可以是阳离子性淀粉、聚乙烯亚胺、多胺与表氯醇的反应产物、或二烯丙基二甲基氯化铵。
相对于纸纤维悬浮液的干重，絮凝剂尤其是阳离子性聚合物优选按至少0.03％(重量百分比)的比例添加到纸纤维悬浮液中，根据一个实施方式，其为0.06-0.2％(重量百分比)。添加到纸纤维悬浮液中的絮凝剂量应足以使纸纤维絮凝。
此外，阴离子性聚合物也可用作絮凝剂。例如当使用回收纸时这是有利的。
絮凝剂优选在剪切力作用于悬浮液的同时添加到纸纤维悬浮液中。
根据本发明方法制备的层状硅酸盐组合物可以与絮凝剂一起或分开添加。
根据一个优选实施方式，先向纸纤维悬浮液中添加絮凝剂，优选阳离子性聚合物。添加絮凝剂会导致纸纤维絮凝。例如在剪切力的作用下，絮凝物的大小可减小为微絮，这抵挡住因剪切力作用引起的降级，从而提高纤维絮凝物的稳定性。
之后，向已经絮凝并可能受到剪切力作用下的处理的纸纤维悬浮液添加根据本发明方法获得的层状硅酸盐组合物。优选层状硅酸盐组合物以水浆的形式加入。
层状硅酸盐组合物可以在对本领域技术人员合适的任何时间点添加。优选层状硅酸盐组合物在高剪切力的作用下添加，更优选刚好在悬浮液倒出之前添加。
常规的装置可用于剪切悬浮液。
之后，悬浮液通过常规方法制备成纸幅或纸张，其中，添加层状硅酸盐之后获得的悬浮液倾注在网筛上。之后，通过常规方法对纸幅或纸张进行进一步处理，例如干燥和可选地涂覆。
根据一个实施方式，阴离子性聚合物在添加层状硅酸盐组合物之前、或同时、或在其之后添加到悬浮液中。
具体地，具有阴离子的聚合物可以是通过相同或者不同的单体聚合而获得的聚合物，其中，单体为选自如下的一种或多种单体：(甲基)丙烯酸及其盐、硫代乙基-(甲基)丙烯酸酯、衣康酸、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、烯丙基硫酸、苯乙烯基硫酸、乙烯基硫酸、马来酸、以及其它具有至少2个酸官能团的化合物及其盐。
根据本发明方法制备的层状硅酸盐组合物在纸张制备中的用途是用于改善保持性，尤其是全部和/或填料物质的保持，以及改善在纸、胶纸板、卡纸板、含纸复合材料的制备中的排水性。
本发明的另一个方面涉及包含上述及通过本发明方法获得的层状硅酸盐组合物的纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料。
活化层状硅酸盐不仅可用于纸、胶纸板、卡纸板、含纸复合材料的制备，还可用于大量其他技术领域，例如用在排水过程、液体与固体分离的过程中，在成型领域中用作型砂的粘结剂，尤其是在金属和合金铸造领域中，或在建筑和/或钻井应用中用作钻液，或作为洗涤添加剂或洗涤成分。
因此，本发明涉及如通过本发明方法制备的层状硅酸盐组合物用作地下幕式填料的支持液，或用作钻孔层状硅酸盐，尤其是钻孔膨润土。
本发明还涉及如通过本发明方法制备的层状硅酸盐组合物用作型砂粘结剂，尤其是用于成型领域，例如用于金属和合金铸件的生产。
通过本发明的制造和/或后处理方法制备的层状硅酸盐组合物还可以用于制备包含型砂和通过本发明的制造和/或后处理方法制备的层状硅酸盐组合物的型砂组合物，或用于制备包含上述型砂组合物的模具，尤其是用于金属和/或合金的铸造。
本发明还涉及通过本发明的制造和/或后处理方法制备的层状硅酸盐组合物用作洗涤添加剂或洗涤成分的用途。
本发明通过下述非限制性的实施例结合附图进行更具体的阐述。附图为：
图1：说明层状硅酸盐分散液粘度改变与时间关系的图表，其中包括根据本发明的层状硅酸盐组合物以及两种比较组合物。
图2：根据本发明的层状硅酸盐组合物和传统层状硅酸盐组合物分散液的粘度。
图3：根据本发明的层状硅酸盐组合物与传统层状硅酸盐组合物在分散于水中之后的膨胀体积。及
图4：根据本发明的、使用NaCl或Na2SO4制备的层状硅酸盐组合物的分散液粘度与传统用苏打制备的层状硅酸盐组合物粘度的对比。
方法和材料
下述方法用于确定根据本发明的方法的参数及其中使用的材料，尤其是层状硅酸盐：
1、总阳离子交换容量(CEC)和可交换阳离子的确定
CEC确定的原理：
将要研究的含有层状硅酸盐或由层状硅酸盐构成的材料(以下称为层状硅酸盐)例如粘土，用过量的含水NH4Cl溶液处理、洗涤，将保留在层状硅酸盐上的NH4 +的量使用元素分析装置(来自Elementar)确定氮。
Me+(粘土)-+NH4 +→NH4 +(粘土)-+Me+
(Me+＝K+、Na+、1/2Ca2+、1/2Mg2+……)
装置：筛63μm；具有磨砂玻璃接口的锥瓶，300ml；分析天平；膜吸滤器，400mL；硝酸纤维素过滤器，0.2μm(来自Machery & Nagel)；真空吸滤瓶500ml；干燥箱110℃；回流冷凝器；加热板；250ml量瓶；600ml烧杯；ICP-OES；移液管5ml；25ml量筒。
化学成分：NH4Cl溶液，2mol/l p.a.(Merck)；盐酸1∶2
过程：通过63μm的网筛筛出5g层状硅酸盐，在110℃下干燥至重量恒定。用分析天平，向具有磨砂玻璃接口的锥瓶中加入200-300mg。加入25ml2mol的NH4Cl溶液，在回流下使悬浮液沸腾1小时。
在保温24小时后，用膜吸滤器过滤NH4 +-层状硅酸盐。用蒸馏水分小部分地洗涤滤饼，总水量为1200ml，然后通过分部分蒸发浓缩在600ml烧杯中。
洗涤过的NH4 +-层状硅酸盐从过滤器取下并在110℃下干燥16小时。将干燥的滤饼用元素分析装置测定N含量。
总阳离子交换容量的计算：
层状硅酸盐总阳离子交换容量(CEC)为通过元素分析确定的NH4 +-层状硅酸盐的NH4 +含量(在实施例中使用的部分粘土矿的CEC值如下面的表3中所示)。数据按meq/100g层状硅酸盐(meq/100g)提出。假定所有的氮均为NH4 +的形式。
实施例：氮含量＝0.93％；
分子量：N＝14.0067g/mol
Figure BDA0000075428710000191
可交换的阳离子
确定释放的阳离子：
通过交换释放的阳离子位于洗涤水(滤液)中。根据DIN 38406部分22通过光谱测定滤液中的一价阳离子(“可交换的阳离子”)的比例和性质。例如为确定AAS，浓缩洗涤水(滤液)并转移到250ml的量瓶中，且用蒸馏水接近标记。FAAS的适当测定条件如下表中所示。
表1：FAAS测定部分1的参数
Figure BDA0000075428710000192
Figure BDA0000075428710000201
表2：FAAS确定部分2的参数
  元素   铝   铁
  波长(nm)：   309.3   248.3
  隙宽(nm)：   0.5   0.2
  整体时间(秒)：   3   3
  火焰气体   N2O/C2H2   空气/C2H2
  基底化合物：   有   无
  测量类型：   恒定   恒定
  离子缓冲液：   0.1％KCl    _
  燃烧状态   _    _
  测量标准(mg/l)：   10-50mg/l   1-5mg/l
阳离子的计算：
Figure BDA0000075428710000202
分子量(g/mol)：Ca＝20.040；K＝39.096；Li＝6.94；Mg＝12.156；Na＝22.990；Al＝8.994；Fe＝18.616。
2、粒径小于200nm的颗粒部分
粒径小于200nm和/或小于100μm的颗粒的分馏可以根据C.B.Tanner和M.L.Jackson，“Nomographs of Sedimentation Times for Soil Particles UnderGravity or Centrifugal Acceleration”，SOIL SCIENCE SOCIETYPROCEEDINGS，12，60-65页(1947)进行。首先，小于2μm的颗粒部分在重力场中分离，对应于上面提及的方法。接着，小于200nm的颗粒部分从离心力场中(例如来自Heraeus Instruments的离心分离机，Megafuge 1.0)分离。将要分离的样本的温度在分离和离心分离期间保持恒为20℃，且离心分离机的开始和停止时间时长保持相同。
在将颗粒部分分离为小于200nm和/或小于100μm之后，在130℃下干燥至重量恒定。接着，测定颗粒部分的相应重量。
3、粘度的测定
浆液或悬浮液或分散液的粘度可以通过Brookfield公司的DV-II型号Brookfield粘度计(缩写：BV)根据制造商的指示进行确定。
具体地，在下面给出的实施例中，将相对于分散液总重量的5％(重量百分比)的层状硅酸盐组合物溶于水中得到的分散液，用Brookfield公司的DV-II型号的Brookfield粘度计(缩写：BV)根据制造商的指示进行粘度测量，其中转速为100rpm(转/分钟)，温度为25℃，主轴3使用底部直径为7.5cm、上部直径为9cm的杯，杯高为12.5cm，且杯中的填料达到杯高的75％。在搅拌2分钟后进行测量。
4、层状硅酸盐重量和固体含量的测定
层状硅酸盐(或层状硅酸盐混合物)的重量数据或固体含量，虽然没有明确说明，但指已在130℃下干燥至重量恒定的层状硅酸盐(或层状硅酸盐组合物)或含固体的材料。
5、膨胀体积的测定
膨胀体积按照如下测定：
用100ml蒸馏水装满校准后的100ml量筒。需要测定的2.0g物质按0.1-0.2g分部分慢慢添加在水表面上。在材料下沉后，添加下一部分。在结束添加时，等待1个小时后，以ml/2g读取膨胀物质的体积。
所使用的膨润土
在表3中示出了下面描述的实施例中使用的层状硅酸盐，其中，在下面描述的实施例中这些层状硅酸盐也称为“原料膨润土”：
表3：所使用的(原料)膨润土
Figure BDA0000075428710000221
*样本的总阳离子交换容量
**根据上述方法部分中描述的方法进行测定(氯化铵交换法)
用于活化的盐：
Solvey公司的工业级的碳酸钠(苏打)；Merck公司的工业级的氯化钠；Merck公司的工业级的硫酸钠。
实施例
实施例1：
层状硅酸盐组合物的制备
水含量为25-38％(重量百分比)的原料粘土(膨润土2)放入挤出机(W&P捏和机)中并均匀化(捏和)3分钟。接着添加下述量的苏打(对比试验)或包含苏打和氯化钠的盐混合物。然后每个混合物捏和10分钟。
试验总结在表4中。在每一情形下，以重量百分比表示的量相对于在130℃下干燥至重量恒定的原料粘土的总重量而言。
表4：用膨润土2进行的试验
  试验   苏打   氯化钠
 对比试验1   5.5％(重量百分比)    _
  批次1   5.5％(重量百分比)   1％(重量百分比)
  批次2   5.5％(重量百分比)   1.5％(重量百分比)
  批次3   5.5％(重量百分比)   2％(重量百分比)
进行类似的试验，但使用膨润土1代替膨润土2。在表5中汇总了用于活化的苏打和氯化钠或硫酸钠的量。
表5：用膨润土1进行的试验
Figure BDA0000075428710000231
接着，将挤出的层状硅酸盐组合物在80℃下干燥至剩余水含量为12％(重量百分比)，然后用磨(Retsch公司的冲击转子磨，0.12mm筛)进行初步磨碎，及用超离心磨(Retsch公司，0.08mm筛)进行精磨。
所有层状硅酸盐组合物在纸张制备时均展现足够的保持度和足够的排水性。
实施例2
水含量为25-38％(重量百分比)的原料粘土(膨润土1)放入挤出机(W&P捏和机)中并均匀化(捏和)3分钟。接着添加下述量的苏打(对比试验)或包含苏打和氯化钠的盐混合物。然后每个混合物捏和10分钟。进行另一试验，其中在均匀化(捏和)3分钟后，按照下述量添加苏打，并再捏和7分钟。接着，按照下述量添加氯化钠，并再捏和3分钟。
对于对比试验，苏打的添加量为5％(重量百分比)(对比试验3)，而在本发明的试验中，添加由5％(重量百分比)苏打和2％(重量百分比)氯化钠构成的盐混合物(批次6)，或在另一试验中，添加5％(重量百分比)的苏打并捏和7分钟，然后添加2％(重量百分比)氯化钠(批次7)。在每一情形下，以重量百分比计的添加量均相对于在130℃下干燥至重量恒定的原料粘土的总重量而言。
接着，将挤出的层状硅酸盐组合物在80℃下干燥至剩余水含量为12％(重量百分比)，然后用磨(Retsch公司的冲击转子磨，0.12mm筛)初步磨碎，并用超离心磨(Retsch公司，0.08mm筛)精磨。
所有层状硅酸盐组合物在纸张制备时均展现足够的保持度和足够的排水性。
实施例3
层状硅酸盐组合物浆液的制备
在5L烧杯中加入2L水，同时搅拌(在具有溶解盘的Pendraulic搅拌器上，在930rpm下)3分钟，分部分加入精磨的层状硅酸盐组合物(根据实施例1制备)，再在1865rpm下分散15分钟。在该制备方法中，相对于浆液的总重量，层状硅酸盐在所制备的浆液中的比例为1-5％(重量百分比)。
由此制备的层状硅酸盐组合物浆液在保持性和排水性试验中具有良好的性质，尤其在纸张制备时。
对于根据实施例3制备的层状硅酸盐悬浮液，在每一情形下层状硅酸盐组合的含量为5％(重量百分比)，在悬浮液制备后及在储存时间之后测得的粘度如表6中所示。用苏打和NaCl的混合物活化的试样即使在长时间储存后粘度也没有降低。结果归纳在表6中并在图1中图示性地示出。
表6：由不同活化层状硅酸盐组合物制备的层状硅酸盐悬浮液在储存后的粘度，用100rpm下的BV
  测量时间点(周)  对比试验3  批次6  批次7
  立刻   841   974   834
  2   _   920   _
  4   616   1380   800
  6   663
  8   805    _   _
  12   610    _   _
  13    _   942   _
  15    _   _   400
  26    _   950   _
对于根据实施例3制备的悬浮液，根据对比试验1和批次1-3，每一情形下的粘度和膨胀体积在层状硅酸盐组合物制备后立即确定以及在储存2和6个月后确定。相对于层状硅酸盐悬浮液的总重量，层状硅酸盐悬浮液具有含量为5％(重量百分比)的层状硅酸盐组合物，数据如表7中所示并在图2和3中图示性地示出。
表7：由不同活化的层状硅酸盐组合物制备的层状硅酸盐悬浮液在储存后的粘度(100rpm下的BV)[mPas]和膨胀体积[ml/2g]
Figure BDA0000075428710000261
对于对比试验2与根据实施例3制备的批次4和5的悬浮液，使用了不同的碱金属盐用于活化，粘度在制备后立即进行测量。相对于层状硅酸盐悬浮液的总重量，层状硅酸盐悬浮液具有含量为5％(重量百分比)的层状硅酸盐组合物。针对不同活化的层状硅酸盐组合物确定的粘度如表8中所示并在图4中图示性地示出。
表8：由不同活化的层状硅酸盐组合物制备的层状硅酸盐悬浮液在储存后的粘度[mPas]，用100rpm下的BV
 对比试验2  批次4  批次5
  622   780   798

Claims (15)

1.一种制备层状硅酸盐组合物的方法，包括：
a.准备包括至少一层状硅酸盐的原料；
b.使所述原料与如下物质接触：
-与选自下组的至少一碱金属盐接触：碱金属的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐及其混合物，
-及与碳酸钠接触。
2.如权利要求1的方法，其中，与碳酸钠接触和原料与至少一碱金属盐接触同时发生或在其之后进行。
3.如权利要求1的方法，其中，至少一碱金属盐和碳酸钠之间的重量比至少为0.05。
4.如上任一权利要求的方法，其中，至少一碱金属盐和所述原料的层状硅酸盐之间的重量比至少为0.5∶100。
5.如上任一权利要求的方法，其中，碳酸钠与层状硅酸盐的重量比至少为0.5∶100。
6.如上任一权利要求的方法，其中，使层状硅酸盐组合物与碳酸钠接触，从而获得碱活化的层状硅酸盐组合物，将碱活化的层状硅酸盐组合物储存一段时间，及在该段时间之后向碱活化的层状硅酸盐组合物添加碱金属盐。
7.如权利要求6的方法，其中，对于层状硅酸盐组合物中包含的每1g层状硅酸盐，另外的碱金属盐的量至少为5mg。
8.如上任一权利要求的方法，其中，层状硅酸盐选自膨润土、蒙脱石、锂皂石、滑石粉、硅镁石、贝得石、绿脱石及其混合物。
9.一种由权利要求1-8任一方法获得的层状硅酸盐组合物。
10.如权利要求9的层状硅酸盐组合物在制备纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料中的用途。
11.如权利要求10的用途，其中，层状硅酸盐组合物用于纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料的涂覆和/或层压。
12.如权利要求10的用途，其中，为了制备纸、胶纸板、卡纸板和/或含纸复合材料，其中
-制备纸纤维悬浮液；
-将絮凝剂添加到所述纸纤维悬浮液中，其中获得絮凝的纸纤维悬浮液；
-将层状硅酸盐组合物添加到絮凝的纸纤维悬浮液中；即
-将获得的混合物注入网筛以形成纸张组织。
13.如权利要求12的用途，其中，絮凝剂为阳离子性聚合物。
14.如权利要求12或13的用途，其中，阴离子性聚合物随层状硅酸盐组合物一起添加到絮凝的纸纤维悬浮液中。
15.一种纸、卡纸板、胶纸板和/或含纸复合材料，包括如权利要求9的层状硅酸盐组合物。
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