CN110745865A - 微粒水基分散悬浮方法 - Google Patents

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詹志明
张葭律
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Abstract

本发明公开了微粒水基分散悬浮方法，1)取一定量的矿物粉体，粘土粉体，或/和孢囊，或上述材料的混合体组成悬浮物，按上述物质总重量1‑3％的比例加入分散剂，配置成悬浮体系，且悬浮物占最终悬浮体系总重量的10‑40％，在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，分散剂可以采用硅酸盐类、碱金属磷酸盐类或者高分子分散剂；2)加入增加悬浮液的稠度和稳定度的辅助剂，依不同的溶液，在2500rpm转速下，搅拌1个小时，使其混合反应充分；3)加入占悬浮物总重量0.1％的抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。通过本方法能够对孢囊，对天然或改性的矿石或土壤中粘土一类的材料进行长期稳定的悬浮，尤其是大粒径颗粒的悬浮。

Description

微粒水基分散悬浮方法
技术领域
本发明属于均相分散技术领域，涉及微粒水基分散悬浮方法。
背景技术
匀浆或均相分散体系是一个分散物粉体颗粒或不相容的一种液相，通过专门的手段均匀地分散在一种分散介质中的多相体系。均相的多相体系在材料、食品、化工以及科学实验等方面的应用极为广泛。在奶制品加工中，均相使得牛奶中的脂肪破碎的更加细小，从而使整个产品体系更加稳定，牛奶会看起来更加洁白，给我们带来更高的质量和品味。均相在现代食品加工业中的作用越来越重要。但均相体分散系，尤其是对粒径较大的粉体颗粒的分散体系，要保证长期的稳定性具有较大的难度。分散体系的稳定性与分散相的粒度大小及其分布均匀性密切相关，粒度越大、分布将越难均匀，其稳定性越差。
孢囊的芯材可以是粉状、固体、液体甚至气体等类物质或其混合相；壁材包括有天然高分子、半合成高分子，合成高分子材料，甚至无机物，无机盐一类的物质。孢囊尺寸介于0.25-300微米的范围。天然的矿石和粘土经过精选提纯。
矿石包括但不限于石英石、沙岩石、云母，蛭石、页岩石、石墨、石灰石、辉石、方解石、石灰石等一系列的各种材料；而粘土(黏土)包括由高岭石、石脂、蒙脱石、蛭石、伊利石，乃至泥岩、砂岩和页岩等硅酸盐矿风化后形成的各种不同的粘土。筛选处理后的矿物或粘土(黏土)粒径介于0.1-150微米，或者10-100纳米。这些材料经过无机或有机的化学修饰过程、在物理和化学性质方面，包括颜色，粒径，密度、热容、亲和性等方面都保持均匀和稳定，可以形成微米、纳米或微纳米固相混合粉体体系或水基泥浆状粘稠膏体状混合体系。
由于我们所使用的孢囊、矿物、或粘土粉体粒径范围较大，并且当形成混合相时，他们的密度大小彼此之间也存在较大的差别，所以要形成均匀稳定的悬浮相会有较大的难度和障碍。以水为分散介质，我们利用测试了各种不同的分散剂以及分散辅助剂，找出了适合我们材质的最佳的分散材料和辅料的使用方法，实现了对上述孢囊、粉体矿物或粘土或其混合体进行分散，制作了稳定的水基悬浮物混合体系。该技术方法在冶金、食品，医药、环保、消防灭火，工程以及科研实验等方面将有广泛的用途和前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种微粒水基分散悬浮方法，能够把矿物的微米颗粒或粘土(黏土)的纳微米粉体，甚至其粒径达到300微米的粉体或孢囊，均匀地悬浮在水基溶液之中，在技术上实现了多种不相容的物质相间接地相容而形成匀质的悬浮液体系，展现出极好的稳定性、流动性、绝缘性以及抗菌性能和环保性能。
为实现上述技术目的，本发明采取以下技术方案：
本发明所述的微粒水基分散悬浮方法，包括以下步骤：
1)取一定量的矿物粉体，粘土粉体，或/和孢囊，或上述材料的混合体组成悬浮物，按上述物质总重量1-3％的比例加入分散剂，配置成悬浮体系，且悬浮物占最终悬浮体系总重量的10-40％，在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，分散剂可以采用硅酸盐类、碱金属磷酸盐类或者高分子分散剂；
2)加入增加悬浮液的稠度和稳定度的辅助剂，依不同的溶液，在2500rpm转速下，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)加入占悬浮物总重量0.1％的抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
进一步地，步骤1)中，矿物粉体：粘土粉体：孢囊按重量比5：2：1进行配置。
进一步地，步骤1)中，所述硅酸盐类分散剂为水玻璃。
进一步地，步骤1)中，所述碱金属磷酸盐类分散剂为六偏磷酸钠或者三聚磷酸钾。
进一步地，步骤1)中，所述高分子分散剂为羟丙甲纤维素和聚丙烯酰胺。
进一步地，步骤2)中，所述辅助剂为铝硅酸盐粘土或膨润土。
进一步地，所述铝硅酸盐粘土加量为悬浮物总重量的0.3-1％或所述膨润土加量为悬浮物总重量的0.1–0.3％。
进一步地，步骤3)中，所述抗菌剂为山梨酸钾。
进一步地，在步骤1)中，还可以按照悬浮物总重量的0.1-0.3％的比例加入分散助剂。
进一步地，所述分散助剂为聚乙氧基化任酚、EASYTECH ST-83或者Hydropa l at。
与现有的技术相比，本发明具有以下特点与有益效果：
目前来讲，还没有任何方法对孢囊，对天然或改性的矿石或土壤中粘土一类的材料进行长期稳定的悬浮，尤其是大粒径颗粒的悬浮。这些材料在悬浮形成均相的悬浮体系，使得各种原料或底物能够更充分地均匀接触，由此带来的底物之间的化学反应将加更迅速和彻底，并构成体系的共同物化协同作用。再者，由于形成了水基均相的体系，这个体系能够自始至终将所有悬浮物均匀地传送和转移，增加核心材料的渗透性。通过孢囊的形式，我们还可以把一些完全不相容物质进行均匀地混合，形成稳定的悬浮液，实现各种生产、应用工程和实验的目的，达到传统的方法所不能及的优异效果。
我们在本发明中所提出和实现的悬浮液稳定匀浆体系技术能够把矿物的微米颗粒或粘土(黏土)的纳微米粉体，甚至其粒径达到300微米的粉体或孢囊，均匀地悬浮在水基溶液之中，在技术上实现了多种不相容的物质相间接地相容而形成匀质的悬浮液体系，展现出极好的稳定性、流动性、绝缘性以及抗菌性能和环保性能。这种特性将促使本项发明广泛地应用到科研项目、医疗，食品、材料、化工、工农业生产以及灭火和阻燃材料的生产过程之中。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但不作为技术限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的3％(即0.96g)加入分散剂聚丙烯酰胺，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.032g)的比例加入山梨酸钾抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例2
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂聚丙烯酰胺，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的40％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.032g)的比例加入山梨酸钾抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例3
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂六偏磷酸钠，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的40％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.1％(即0.032g)加入膨润土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.032g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例4
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的3％(即0.96g)加入分散剂水玻璃，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入膨润土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.32g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例5
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取200目TiO2矿物粉体32g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂水玻璃，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入膨润土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.32g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例6
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取200目高岭土粘土粉体32g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂羟丙甲纤维素，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.32g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例7
本实施例提供一种微粒水基分散悬浮方法，
1)取5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)32g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂三聚磷酸钾，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入膨润土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.32g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例8
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂六偏磷酸钠，按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入分散助剂聚乙氧基化任酚，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的40％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.032g)的比例加入山梨酸钾抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例9
1)取250目TiO2矿物粉体20g、250目TiO2粘土粉体8g、以及5-50微米磷酸氢铵孢囊(脂肪酸酯囊壁厚约400纳米)4g组成悬浮物，按照悬浮物总重量的3％(即0.32g)加入分散剂六偏磷酸钠，按照悬浮物总重量的0.1％(即0.032g)加入分散助剂聚乙氧基化任酚(或者选用EASYTECH ST-83或者Hydropalat)，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的40％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.032g)的比例加入山梨酸钾抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
实施例10
本实施例提供一种不同粒径微粒水基分散悬浮，并比较其悬浮的稳定性。操作方法如下：
1)取粒径分别为10μm,50μm以及150μm的TiO2矿物粉体32g分别组成实验组和参照组悬浮物。实验组按照悬浮物总重量的1％(即0.32g)加入分散剂羟丙甲纤维素，按照悬浮物占最终悬浮体系总重量的10％的比例在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，配置成悬浮体系；
2)按照悬浮物总重量的0.3％(即0.096g)加入铝硅酸盐粘土，依不同的溶液，在2500rpm转速下(依搅拌分散釜和悬浮液稠度适当调节速度)，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)按照悬浮物总重量0.1％(即0.32g)的比例加入抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
对照组同样是按上述步骤，用去离子水水，仅加入0.1％的抗菌剂，作为对比参照。
表1本发明实施例10与对照组的效果对比表
Figure BDA0002269567800000061
本发明不限于上述实施例，本发明内容均可实现所述良好的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.微粒水基分散悬浮方法,其特征在于，包括以下步骤:
1)取一定量的矿物粉体，粘土粉体，或/和孢囊，或上述材料的混合体组成悬浮物，按上述物质总重量1-3％的比例加入分散剂，配置成悬浮体系，且悬浮物占最终悬浮体系总重量的10-40％，在2500rpm的转速下，搅拌20分钟，分散剂可以采用硅酸盐类、碱金属磷酸盐类或者高分子分散剂；
2)加入增加悬浮液的稠度和稳定度的辅助剂，依不同的溶液，在2500rpm转速下，搅拌1个小时，使其混合反应充分；
3)加入占悬浮物总重量0.1％的抗菌剂，继续搅拌10分钟，搅拌完备，并装罐储存。
2.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤1)中，矿物粉体：粘土粉体：孢囊按重量比5：2：1进行配置。
3.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤1)中，所述硅酸盐类分散剂为水玻璃。
4.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤1)中，所述碱金属磷酸盐类分散剂为六偏磷酸钠或者三聚磷酸钾。
5.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤1)中，所述高分子分散剂为羟丙甲纤维素、聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤2)中，所述辅助剂为铝硅酸盐粘土或膨润土。
7.根据权利要求6所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，所述铝硅酸盐粘土加量为悬浮物总重量的0.3-1％或者所述膨润土加量为悬浮物总重量的0.1-0.3％。
8.根据权利要求1所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，步骤3)中，所述抗菌剂为山梨酸钾或苯甲酸钠。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于：在步骤1)中，还可以按照悬浮物总重量的0.1-0.3％的比例加入分散助剂。
10.根据权利要求9所述的微粒水基分散悬浮方法，其特征在于，所述分散助剂为聚乙氧基化任酚、EASYTECH ST-83或者Hydropalat。
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