CN108698840A - 在低温和大气压下制造合成锂蒙脱石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在低温和大气压下制造合成锂蒙脱石的方法以及由该制造方法制造的合成锂蒙脱石，更具体而言，涉及一种合成锂蒙脱石的制造方法以及由该制造方法制造的合成锂蒙脱石，其中：引入形成Li‑Mg沉淀物的步骤，从而确保改进的结晶反应条件和具有优异性能的合成锂蒙脱石；控制反应物的组成比例，因此容易控制性能。

Description

在低温和大气压下制造合成锂蒙脱石的方法

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2016年11月14日提交的韩国专利申请No.10-2016-0151388的权益，其公开内容通过引用全部并入本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种在低温和大气压下制造合成锂蒙脱石的方法以及使用该方法制造的合成锂蒙脱石。

背景技术

快速的工业发展需要具有各种特征的物质。特别是，全球对纳米技术的兴趣导致研究聚焦在天然存在的矿物中具有最小粒径的黏土矿物上。

其中，锂蒙脱石是属于蒙脱石族中的皂石亚族的黏土矿物，蒙脱石族属于黏土矿物粗分类中的2:1层型。皂石亚族包括锂蒙脱石和皂石。与蒙脱石类似，通过Li⁺取代八面体片上的Mg²⁺在锂蒙脱石中产生弱层电荷(weak layer charges)，这些层电荷引起膨胀或溶胀性能。这种层间结合力弱是指层间存在的正离子的结合力没有大到足以牢固结合2:1层，而且，锂蒙脱石由于与水的亲和力而容易溶胀。

锂蒙脱石是具有层状的晶体结构、非常小的粒径(20-30nm)以及高溶胀性能和稠化能力的黏土矿物。特别是，由于显示出淡色且不含铁，因此锂蒙脱石是没有颜色变化的无害矿物。由于这些特征，锂蒙脱石正使用在各个领域中，如显示出长期防臭效果的涂料物质、固体悬浮物、乳液稳定剂、化妆品和抗过敏药物。下面表1显示出锂蒙脱石的特征。

【表1】

目前，商业化产品包括BYK Co.的Laponite和由日本的Kunimine Industries Co.制造的合成锂蒙脱石。

由于在硅酸镁类层状结构中Mg²⁺和Li⁺之间的离子交换形成的晶体缺陷而显示出锂蒙脱石特异的水溶液性能，因此通常在高温/高压反应条件下制造合成锂蒙脱石以形成结晶相。然而，由于高温/高压反应条件需要昂贵的制造设备并伴随复杂的制造工艺。此外，由于已知在100℃以下制造的锂蒙脱石粒子不被水溶胀，因此为解决该问题，使用低温、大气压反应条件对制造工艺已经进行各种研究，但是需要如60-100小时的较长反应时间，因此，这种研究难以应用到实际工艺中。

在相关技术中，由于这些限制使得难以应用到各种材料工业中，因此出现了对容易且经济的新的制造工艺的需求，因此已经开发了一种保持现有的合成锂蒙脱石的性能的同时制造合成锂蒙脱石的新的、简单的、经济的方法。

(相关技术文献)

(专利文件1)韩国专利公开No.10-0748211(2007年8月9日)

发明内容

技术问题

本发明的一方面提供一种合成锂蒙脱石的简单、经济的制造方法以使结晶反应通过引入形成Li-Mg沉淀物的步骤可以在低温/大气压条件下进行。

本发明的另一方面提供一种通过控制反应物的组成比例而容易控制其性能的合成锂蒙脱石的制造方法。

本发明的再一方面提供合成锂蒙脱石，该合成锂蒙脱石通过所述合成锂蒙脱石的制造方法制造并具有优异的如分散性、溶胀性和透光率的性能。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种合成锂蒙脱石的制造方法，该方法包括如下步骤：1)制备包含锂(Li)前体、氟(F)前体和镁(Mg)前体的前体溶液混合物；2)将碱性催化剂加入到所述前体溶液混合物中并形成Li-Mg沉淀物；以及3)将硅(Si)前体加入到所述Li-Mg沉淀物中并进行结晶反应。

此外，本发明提供通过所述制造方法制造的由下面式1表示的合成锂蒙脱石。

[式1]

[Si₈(Mg_aLi_bH_c)O₂₀(OH)_4-yF_y]^z-·zM⁺

(在式1中，4.9≤a≤5.7，0＜b≤1.05，0＜c＜2，5＜(a+b+c)＜8，0＜y＜1，z＝12-2a-b-c，M是钠(Na)或者锂(Li)。)

有益效果

根据本发明在低温和大气压下制造合成锂蒙脱石的方法通过在结晶反应之前引入形成沉淀物的步骤使得结晶反应得以在低温和大气压下进行。因此，不需要高温、高压反应条件，因而不需要昂贵的制造设备和伴随的复杂工艺，并且由于锂蒙脱石通过简单经济的工艺可以在短时间内制造，因此可以实现制造成本下降和生产效率显著提高。

此外，即使在低温/大气压条件下在短时间内制造合成锂蒙脱石时，根据本发明的合成锂蒙脱石的低温、大气压的制造方法也可以制造具有优异的诸如分散性、溶胀性和透光率的性能的锂蒙脱石。

此外，根据本发明的合成锂蒙脱石的低温、大气压的制造方法控制反应物的组成比例，因而可以容易地控制合成锂蒙脱石的主要应用性能，如分散性、溶胀性和透光率。

附图说明

下面的说明书附图说明本发明的具体实施例，并与下面给出的本发明的详细描述一起用于进一步理解本发明的技术构思，因此，本发明不应解释为只有附图中的事项。

图1是示意性地说明根据本发明的一个实施方案的合成锂蒙脱石的制造方法的工艺流程图。

图2是示意性地说明根据本发明的比较例1使用常规的高温/高压工艺制造合成锂蒙脱石的方法的工艺流程图。

图3是示意性地说明根据本发明的比较例2使用常规的低温/大气压工艺制造合成锂蒙脱石的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下文中，将更详细地说明本发明以助于理解本发明。说明书和权利要求中使用的术语或词语不应该理解为限于常用的含义或字典中定义的含义，而是应当基于发明人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地说明发明的原则，理解为具有与它们在本发明的技术思想的上下文中的含义一致的含义。

锂蒙脱石粒子是显示出高水分散性、水溶胀性、透明性、凝胶可成形性和触变性的晶体物质，并且是天然存在的，但是晶内杂质不能除去，因此使用反应物制造合成锂蒙脱石用于诸如粘度调节剂、涂料添加剂和个人护理领域的商业应用。通常，在高温/高压反应条件下制造合成锂蒙脱石以确保锂蒙脱石特异的溶液相性能，该性能是由于硅酸镁类层状结构中Mg⁺²和Li⁺之间的离子交换形成的晶体缺陷显示出来的。

然而，存在的限制为：由于高温/高压反应条件的昂贵制造设备和伴随的复杂制造工艺造成制造成本提高，生产效率和稳定性下降。为了解决上述问题，本发明提供一种合成锂蒙脱石的新的制造方法，该方法使用低温/大气压反应条件能够在短时间内制造具有优异性能的合成锂蒙脱石。

根据本发明的一个实施方案的合成锂蒙脱石的制造方法包括如下步骤：

1)制备包含锂(Li)前体、氟(F)前体和镁(Mg)前体的前体溶液混合物；

2)将碱性催化剂加入到所述前体溶液混合物中并形成Li-Mg沉淀物；以及

3)将硅(Si)前体加入所述Li-Mg沉淀物中并进行结晶反应。

下文中，参考图1，将详细地描述根据本发明的一个实施方案的合成锂蒙脱石的制造方法。

步骤1)

根据本发明的一个实施方案的步骤1)是制备用于形成Li-Mg沉淀物的前体溶液混合物的步骤，并且特征为制备包含锂(Li)前体、氟(F)前体和镁(Mg)前体的前体溶液混合物。

制备本发明的前体溶液混合物用于在制造锂蒙脱石之前首先形成Li-Mg沉淀物，并且特征为不包含硅前体。这是因为硅前体对镁前体的反应性大于锂前体，因此，当还包含硅前体时，担心Si-Mg沉淀物与Li-Mg沉淀物竞争形成。

因此，本发明的特征在于为了抑制形成Si-Mg沉淀物的反应而仅形成Li-Mg沉淀物，制备包含锂(Li)前体、氟(F)前体和镁(Mg)前体的前体溶液混合物。此外，Li-Mg-Si复合沉淀物通过与在形成Li-Mg沉淀物后加入的硅前体的结晶反应形成，从而可以制备合成锂蒙脱石。

在本发明中，前体是指变成反应中的特定物质之前的物质，而且是指变成化学反应等中最终获得的特定物质之前的物质。

用于制备前体溶液混合物的锂(Li)前体包括选自氟化锂(LiF)、氢氧化锂(LiOH)、氯化锂(LiCl)、碳酸锂(Li₂CO₃)和硫酸锂(Li₂SO₄)中的一种或更多种，更具体地，可以使用氟化锂(LiF)。在本发明中，锂前体首先形成Li-Mg沉淀物，因此用作取代锂蒙脱石的八面体中的Mg²⁺的Li⁺的原料，由于氟化锂对于锂蒙脱石的结晶反应更有效，因此特别使用氟化锂。

此外，用于制备本发明的前体溶液混合物的氟前体包括选自氢氟酸(HF)、氟化钠(NaF)、氟硅酸((H₃O)₂[SiF₆])和氟硅酸钠(Na₂[SiF₆])中的一种或更多种，更具体地，可以使用氟化钠。在本发明中，氟前体用于促进锂蒙脱石的结晶反应，并且因为过量的Na⁺抑制Li-Mg沉淀物发展成Si-Mg沉淀物的反应，因此使用氟化钠，而且可以提高形成Li-Mg-Si沉淀物的反应的选择性。

此外，用于制备本发明的前体溶液混合物的镁前体包括选自碳酸镁(MgCO₃)、硫酸镁(MgSO₄)、氯化镁(MgCl₂)和氢氧化镁(Mg(OH)₂)中的一种或更多种，更具体地，可以使用氯化镁(MgCl₂)。在本发明中，镁前体应当首先形成Li-Mg沉淀物并与后来加入的硅前体反应以形成Li-Mg-Si复合沉淀物，考虑到与Si的反应性、购买价格和采购可得性、对水溶液的溶解性和易于调节水溶液的pH等，氯化镁是最有利的。

此外，根据本发明的一个实施方案，锂前体和氟前体的摩尔比的特征是1:1至1:10，更具体地是1:1至1:5。这是因为通过调节锂前体和氟前体的摩尔比可以控制合成锂蒙脱石的主要应用性能如分散性、透光率和溶胀性。

具体而言，当锂前体的摩尔比超出上述数值范围且太小时，Li-Mg沉淀物不容易形成，可以取代合成锂蒙脱石中的Mg²⁺的Li⁺的量下降，因此诸如水分散性或溶胀性的性能可能不理想。此外，当锂前体的摩尔比超出上述数值范围且太过量时，由于氟前体导致的反应性提高效果降低，具有的限制在于在低温/高压条件下短时间内制造合成锂蒙脱石的本发明的目的不能实现。

步骤2)

根据本发明的一个实施方案的步骤2)是用于形成Li-Mg沉淀物的步骤，并且特征在于将碱性催化剂加入到包含锂前体、氟前体和镁前体的前体溶液混合物中。

在本发明中，在该步骤中不直接产生合成锂蒙脱石，而是首先形成Li-Mg沉淀物，该步骤是将相关技术中常规的高温/高压结晶反应工艺改进为低温/大气压结晶反应条件以使合成锂蒙脱石更加容易进行结晶的步骤。该步骤对应于最具特色的步骤，其中，在形成锂蒙脱石的层状结构中：内部待形成的层状Li-Mg沉淀物首先形成；其次，具有层状结构的晶体锂蒙脱石通过与硅前体结合反应合成，并在水溶液中发生充分溶胀；从而确保主要在水溶液中使用的锂蒙脱石的水溶液的主要应用性能。

根据本发明的Li-Mg沉淀物具有高于Si-Mg沉淀物的反应性，因此即使在低温/大气压反应条件下也可以容易地进行结晶反应。因此，高温/高压反应条件是不必的，因此，昂贵的制造设备和伴随的复杂工艺是不必的，并且由于锂蒙脱石通过简单、经济的工艺可以在短时间内制造，因此制造成本下降并且生产效率显著提高。

根据本发明用于形成Li-Mg沉淀物的碱性催化剂包括选自氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)、氢氧化铵(NH₄OH)和碳酸钠(Na₂CO₃)中的一种或更多种，更具体而言，在本发明中可以使用氢氧化钠(NaOH)。

此外，碱性催化剂的加入量为使得前体溶液混合物的pH为7至10，或者更具体地为8.5至10。当碱性催化剂的加入量太小或过量而超出上述范围时，可能无法形成Li-Mg沉淀物。

同时，根据本发明的一个实施方案，通过将碱性催化剂加入到锂前体、氟前体和镁前体都包含在内的前体溶液混合物中可以立刻形成Li-Mg沉淀物。然而，通过将碱性催化剂加入到包含锂前体和氟前体的前体溶液混合物中可以首先形成Li-Mg沉淀物，然后可以加入镁前体，通过使用酸性催化剂和/或碱性催化剂调节pH的步骤可以逐渐形成Li-Mg沉淀物。

步骤3)

根据本发明的一个实施方案的步骤3)是为形成Li-Mg-Si复合沉淀物，即凝胶型合成锂蒙脱石而进行结晶反应的步骤，并且特征为通过将硅(Si)前体加入到Li-Mg沉淀物中进行。

在根据本发明的一个实施方案的合成锂蒙脱石的制造方法中，与形成Si-Mg沉淀物(硅酸镁)，然后通过加入锂前体进行结晶反应的相关制造方法不同，首先形成具有优异反应性的Li-Mg沉淀物，然后加入硅(Si)前体，因此，即使在低温/大气压条件下也可以在短时间内更容易地进行结晶反应。

根据本发明的一个实施方案的步骤3)的结晶反应的特征在于在70℃-110℃的温度下，更具体地在80℃-100℃的温度下和在大气压下，更具体地在1-1.21巴的压力条件下进行。

同时，大气压是指常压或大气压，其是不使用高压设备如高压釜压力不特别地降低或升高时的压力。

在本发明中，首先制造具有优异反应性的Li-Mg沉淀物，其次制造合成锂蒙脱石。因此，与合成锂蒙脱石的相关制造方法相比，即使在低温/大气压条件下也可以制造合成锂蒙脱石。

当根据本发明的结晶反应的温度是70℃以下时，可能不发生结晶反应或者反应速度慢，因而具有的限制在于制造合成锂蒙脱石的总的工艺时间增加。当结晶反应温度超过110℃时，结晶速度可以提高，但是由于在水溶液相中进行反应，因此反应应当在高压下进行。在这种情况下，由于需要高压和昂贵的设备使得制造成本增加并且生产效率下降，并且具有由于使用高压危险设备导致稳定性的问题，因此具有的限制在于不能提供本发明的旨在在低温下的简单经济的制造方法。

此外，当根据本发明的结晶反应的压力在低于大气压的压力下进行时，可能不发生结晶反应，而当反应在比大气压高的压力，即高压下进行时，需要昂贵的设备，制造成本上升，并且生产效率下降。因此，具有由于使用高压危险设备导致的安全问题。因此具有的限制在于本发明提供的旨在在低温下的简单经济的制造方法的效果不能实现。

合成锂蒙脱石的制造方法的特征在于该方法不仅在如上所述的低温/大气压下制造而且还可以在10-40小时的较短结晶反应时间内制造。

制造合成锂蒙脱石的总的工艺时间的绝大部分是结晶反应步骤需要的时间。因此，当结晶反应步骤需要的时间下降时，制造合成锂蒙脱石需要的总的工艺时间可以下降，因此可以使合成锂蒙脱石的生产效率最大化。

使用在本发明中的硅前体可以指将蒸馏水加入到水玻璃中并混合的稀释溶液，水玻璃可以是硅酸钠(Na₂SiO₃)，它是通过使二氧化硅和碱熔融获得的碱性硅酸盐，更具体而言，可以使用Youngil Chemical Co.,Ltd.的液体硅酸钠No.3(KS certified)产品。此外，在本发明中使用的水玻璃溶液可以包含20重量％-40重量％，更具体地28重量％-30重量％的二氧化硅(SiO₂)。

根据一个实施方案，硅前体和镁前体的特征在于根据合成锂蒙脱石的化学计量以2:1至1:1的摩尔比加入。

根据本发明的一个实施方案，为了使Li-Mg沉淀物和硅前体之间进行结晶反应，反应溶液的pH需要通过加入酸性催化剂或碱性催化剂进行调节。

在本发明中，待使用的酸性催化剂可以包括选自盐酸、硝酸、乙酸和硫酸中的一种或更多种，更具体地，可以使用盐酸，碱性催化剂如上所述。

此外，酸性催化剂或碱性催化剂可以以使结晶反应可以发生的程度的量加入，即，加入量为使反应溶液的pH变为8.5至10。

此外，根据一个实施方案，本发明的合成锂蒙脱石的制造方法的特征在于在步骤3)的结晶反应之前不通过洗涤或过滤的步骤。

在形成Si-Mg沉淀物之后，为了根据Li前体的加入诱导结晶反应的反应性提高，相关领域的高温/高压制造方法和低温/大气压制造方法在结晶反应之前需要两步洗涤和/或过滤工艺作为除去过量的Na⁺、Cl^-等盐的工艺。

然而，由于本发明的制造方法引入了形成Li-Mg沉淀物的步骤，因此反应性提高，而且结晶反应即使在过量盐的存在下也可以进行。因此，本发明的制造方法的特征在于不必通过过量的盐的去除步骤，而且合成锂蒙脱石可以通过一锅法制造，因而可以在总工艺时间为10至40小时内制造。

此外，根据本发明的一个实施方案，本发明的合成锂蒙脱石的制造方法还包括在结晶反应之后进行洗涤和干燥的步骤4)。

步骤4)是除去杂质或过量的盐并干燥凝胶型合成锂蒙脱石的步骤，因此制造粉末型的合成锂蒙脱石，并且特征为在结晶步骤之后进行洗涤和干燥。

包含凝胶型合成锂蒙脱石的反应溶液可以包含大量的未反应的前体物质、副产物或Na⁺、Cl^-等的盐。因此，为了提高合成锂蒙脱石的纯度，可以进行使用洗涤溶液的洗涤步骤。

作为可以在本发明中使用的溶剂，可以使用非极性有机溶剂，如蒸馏水、异丙醇、己烷、庚烷、二甲苯或环己烷，并且更具体地，在本发明中可以使用蒸馏水。

此外，洗涤后，还可以进行分离水含量为100％以下的固体/液体的过滤步骤，洗涤和干燥步骤重复1至3次，因而可以提高合成锂蒙脱石的纯度。

在洗涤和过滤步骤之后，还可以进行如下步骤：凝胶型合成锂蒙脱石通过离心分离或使用压滤机干燥，可以制造粉末型合成锂蒙脱石，而且在干燥后，将合成锂蒙脱石粉碎以具有根据用途目的的理想的粒径。

此外，本发明提供通过本发明的制造方法制造的由下面式1表示的合成锂蒙脱石。

[式1]

[Si₈(Mg_aLi_bH_c)O₂₀(OH)_4-yF_y]^z-·zM+

(在上述式1中，4.9≤a≤5.7，0＜b≤1.05，0＜c＜2，5＜(a+b+c)＜8，0＜y＜1，z＝12-2a-b-c，且M是钠(Na)或锂(Li)。)

此外，与通过相关的低温制造方法制造的且不被水溶胀的合成锂蒙脱石不同，本发明的锂蒙脱石的特征在于具有优异的溶胀性和分散性并且在2重量％的水溶液中显示出90％以上的透光率，以及5.4-400cp的粘度。

在使用500rpm磁力搅拌器分散6-24小时后，使用Brookfield Co.的DV3T粘度计(Spindle LV2)测量粘度。

合成锂蒙脱石主要应用在水溶液相中，根据测量透光率的分散性和随时间的水溶液中的粘度变化用作主要性能。通常，已知在100℃以下制造的锂蒙脱石尽管显示出锂蒙脱石特异的结晶相，但是在水中不分散而且不溶胀。(Torri et al.1986,Torii,1996)

然而，根据本发明的合成锂蒙脱石的制造方法的特征在于：其主要性能通过调节Li和F的比例可以调节；首先形成Li-Mg沉淀物，其次诱导与硅前体的复杂的结晶反应，使得反应时间短，工艺简单，尽管如此，以在2重量％的水溶液中的透光率为90％以上而衡量的水分散性优异；而且可以从低粘度到高粘度控制粘度提高效果。

下文中，将详细描述本发明的示例性实施方案以使本领域技术人员容易实施。然而，本公开可以以不同的形式体现并且不应该解释为限制到此处描述的实施方案。

实施例1

将NaOH加入到其中将0.01875摩尔的LiF、0.01875摩尔的NaF和0.075摩尔的MgCl₂·6H₂O加入到蒸馏水中的前体溶液混合物中以使溶液的pH变为8.5至10，因此首先制造Li-Mg沉淀物。

向Li-Mg沉淀物中，加入0.1摩尔的含有28重量％-30重量％的二氧化硅的水玻璃(Na₂SiO₃)(Youngil Chemical Co.的液体硅酸钠No.3)，将产物的pH调节到8.5至10，在85℃的温度和1巴的压力条件下进行二次结晶反应40小时。接下来，在结晶反应中形成的沉淀物使用蒸馏水洗涤，然后分离成水含量为100％以下的固体/液体，重复上述工艺1至3次后，将产物干燥并粉碎，因此制造粉末型的合成锂蒙脱石粒子。

实施例2至5

除了在上述实施例1中使用下面表2中示出的摩尔比和反应条件之外，通过使用与上述实施例1中的相同方法制造粉末型锂蒙脱石粒子。

比较例1

向0.083摩尔的水玻璃(Na₂SiO₃)中，加入0.158摩尔的硝酸(HNO₃)从而制备200ml的水玻璃溶液，然后将0.056摩尔的MgCl₂·6H₂O溶解到蒸馏水中以制备200ml的MgCl₂溶液。将水玻璃溶液和MgCl₂溶液混合，然后加入100ml的氨水(NH₄OH)稀释溶液以在pH 6-8下制备Si-Mg沉淀物。

接下来，为了除去过量的盐，洗涤Si-Mg沉淀物然后将其分散在蒸馏水中以制备为400ml的溶液。然后，加入100ml的其中分散有0.006摩尔的LiOH·H₂O和0.007摩尔的NaOH的反应溶液，然后在220℃的温度和21.7巴的压力的条件下进行二次结晶反应6小时。

接下来，在结晶反应中形成的沉淀物通过使用蒸馏水洗涤，然后分离成水含量为100％以下的固体/液体，在重复上述工艺1至3次之后，将产物干燥并粉碎，这样制造粉末型合成锂蒙脱石粒子。

比较例2-1

加入0.1摩尔的水玻璃(Na₂SiO₃)以制备100ml的水玻璃溶液，将0.075摩尔的MgCl₂·6H₂O溶解到蒸馏水中以制备100ml的溶液，加入氨水(NH₄OH)溶液以在pH 8下制备Mg(OH)₂沉淀物，然后，将产物分离成固体/液体并洗涤以制备Mg(OH)₂溶液。

第一反应为混合水玻璃溶液和Mg(OH)₂溶液，然后调节到pH 6至8，然后在50℃温度和大气压下制造Si-Mg沉淀物10分钟。

接下来，为了除去过量的盐，洗涤Si-Mg沉淀物然后将其分散在蒸馏水中以制备为300ml的溶液。然后，加入100ml的其中分散有0.007摩尔的LiOH·H₂O、0.007摩尔的LiCl和0.007摩尔的LiF的反应溶液，然后调节到pH 8至10，然后在90℃的温度和大气压的条件下进行二次结晶反应80小时。

接下来，在结晶反应中形成的沉淀物通过使用蒸馏水洗涤，然后分离成水含量为100％以下的固体/液体，在重复上述工艺1至3次之后，将产物干燥并粉碎，这样制造粉末型合成锂蒙脱石粒子。

比较例2-2和2-3

除了在上述比较例2-1中使用下面表2中示出的摩尔比和反应条件之外，通过使用与上述比较例2-1中的相同方法制造粉末型锂蒙脱石粒子。

实验例1:粘度测量

实施例1至5和比较例1至2-3中制造的合成锂蒙脱石的2重量％的水溶液充分填充在直径为4cm以上的烧杯中至高度达到8cm以上，使用Brookfield Co.的粘度计DV3T(LV)和LV2转子获得50rpm速度下测量的粘度值，结果显示在下面的表2中。

实验例2:透光率测量

使用Murakami Color Research Laboratory Co.的Hazemeter HM-150，由合成锂蒙脱石的2重量％的水溶液测量实施例1至5和比较例1至2-3中制造的合成锂蒙脱石的透光率，结果显示在下面的表2中。

【表2】

*发生沉淀：由于没有进行充分的结晶反应，在2重量％溶液中发生沉淀，因此不能测量性能。

*Tt：总透光率(％)

如表2所示，可以理解通过使用引入Li-Mg沉淀物形成步骤的本发明的制造方法，可以在低温/大气压的条件下在短时间内制造合成锂蒙脱石，通过使用本发明的制造方法制造的合成锂蒙脱石的2重量％的水溶液也具有粘度控制作用和90％以上的透光率从而具有优异的水分散性。

可以理解本发明的合成锂蒙脱石的透光率优于比较例1中的在220℃和21.7巴下，使用高温/高压制造方法制造的合成锂蒙脱石的透光率。

因此，可以理解，与在高温/高压条件下的相关的制造方法相比，通过使用根据本发明的合成锂蒙脱石的制造方法，合成锂蒙脱石可以在低温/大气压条件下在短时间内被简单经济地制造，并显示出合成锂蒙脱石的更加优异的主要性能。

同时，在比较例2-1中，在低温/大气压条件下不进行形成和制造Li-Mg沉淀物的步骤，制造合成锂蒙脱石，但是可以理解其透光率显著下降，反应时间是80小时，甚至增加至大约2倍。

在比较例2-2中，使用与比较例2-1中相同的制造方法，反应时间下降到40小时，可以证实由于未进行充分反应，在水溶液中发生沉淀，因此不能控制粘度，并且不能测量其它的主要性能。

此外，在比较例2-3中，Li和F的摩尔比与本发明的摩尔比相同，并且反应在低温/大气压条件下进行较短时间，可以证实，由于与比较例2-2一样未进行充分反应，因此在水溶液中发生沉淀，因此不能控制粘度，不能测量其它的主要性能。

因此，可以证实根据本发明的合成锂蒙脱石的制造方法引入形成Li-Mg沉淀物的步骤，因此即使在改进的低温/大气压的结晶反应条件下也可以确保具有优异性能的合成锂蒙脱石，并控制Li和F的摩尔比，因此可以制造容易控制其性能的合成锂蒙脱石。

本发明的上述描述以实施例提供。任何属于本发明领域的技术人员都将很好地理解本发明在不改变技术精神和必要特征的情况下可以容易地改进成具体形式。因此，目前描述的实施方案应当理解为在所有方面都是示例性而非限制性的。

Claims (14)

1.一种合成锂蒙脱石的制造方法，该制造方法包括下面的步骤：

1)制备包含锂(Li)前体、氟(F)前体和镁(Mg)前体的前体溶液混合物；

2)将碱性催化剂加入到所述前体溶液混合物中并形成Li-Mg沉淀物；以及

3)将硅(Si)前体加入到所述Li-Mg沉淀物中并进行结晶反应。

2.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述锂前体与所述氟前体的摩尔比为1:1至1:10。

3.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述碱性催化剂的加入量为使得所述前体溶液混合物的pH为7至10。

4.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述硅前体和所述镁前体以2:1至1:1的摩尔比加入。

5.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，步骤3)所述的结晶反应在70℃至110℃的温度下进行。

6.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，步骤3)所述的结晶反应在1巴至1.21巴的压力下进行。

7.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，步骤3)所述的结晶反应进行10小时至40小时。

8.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，在步骤3)所述的结晶反应之前不进行洗涤或过滤步骤。

9.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述锂前体是选自氟化锂(LiF)、氢氧化锂(LiOH)、氯化锂(LiCl)、碳酸锂(Li₂CO₃)和硫酸锂(Li₂SO₄)中的一种或更多种。

10.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述氟前体是选自氢氟酸(HF)、氟化钠(NaF)、氟硅酸((H₃O)₂[SiF₆])和氟硅酸钠(Na₂[SiF₆])中的一种或者更多种。

11.根据权利要求1所述的合成锂蒙脱石的制造方法，其中，所述镁前体是选自碳酸镁(MgCO₃)、硫酸镁(MgSO₄)、氯化镁(MgCl₂)和氢氧化镁(Mg(OH)₂)中的一种或者更多种。

12.一种合成锂蒙脱石，该合成锂蒙脱石由权利要求1至11中任一项所述的制造方法制造并由下面的式1表示：

[式1]

[Si₈(Mg_aLi_bH_c)O₂₀(OH)_4-yF_y]^z-·zM⁺

在式1中，4.9≤a≤5.7，0＜b≤1.05，0＜c＜2，5＜(a+b+c)＜8，0＜y＜1，z＝12-2a-b-c，以及M是钠(Na)或者锂(Li)。

13.根据权利要求12所述的合成锂蒙脱石，其中，所述合成锂蒙脱石在其2重量％的水溶液中显示出90％以上的透光率。

14.根据权利要求12所述的合成锂蒙脱石，其中，所述合成锂蒙脱石在其2重量％的水溶液中显示出5.4cp至400cp的粘度。