CN111606338B - 一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，属于水滑石合成技术领域。所述制备方法包括以下步骤：将铝源、镁源和碳酸盐混合搅拌，在催化剂的作用下加入水反应成糊状，在0~90℃温度下进行反应，其中，镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为(3~6):2:1，催化剂为固体总质量的0.1~0.3%，水为固体总重量的0.8~30倍；然后将反应物放置老化，老化时间不超过20 h，然后将老化后的产品烘干，并捣碎研磨，磨至细度为800目以上，包装成塑料加工用水滑石。本发明所述方法具有制作成本低、不需高温高压水解、生产设备简单、操作简单等优点，是一种不排放三废的清洁生产工艺。

Description

一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法
技术领域
本发明属于水滑石合成技术领域，具体涉及一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法。
背景技术
水滑石产品起初是作为催化剂载体使用的层状碱式碳酸铝镁复合水合物。由于生产工艺复杂，价格昂贵，产量有限。后来发现水滑石可作塑料加工助剂，质量要求有所下降，用量不断扩大，但生产工艺一直没有很大变化，代表性的为日本协和化学株式会社和韩国信元化学株式会社的生产工艺，这两家的生产工艺都是沿用镁盐、铝盐在高温高压下水解后用强碱中和的生产工艺。结果造成投资成本高，三废处理量大，生产厂家污染难以处理，下游用户成本难以接受，水滑石的产量达不到塑料加工用户的需求。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，具有制作成本低、不需高温高压水解、生产设备简单、操作简单等优点，是一种不排放三废的清洁生产工艺。
技术方案：一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铝源、镁源和碳酸盐混合搅拌，在催化剂的存在下加入水反应成糊状，在0~90℃温度下进行反应，其中，镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为(3~6):2:1，催化剂为固体（镁源、铝源和碳酸盐）总质量的0.1~0.3%，水为三者总重量的0.5~30倍；然后将反应物放置老化，老化时间不超过20 h，然后将老化后的产品烘干，并捣碎研磨，磨至细度为800目以上，包装成塑料加工用水滑石。
作为优选，所述镁源为硫酸镁、氯化镁、氧化镁或水镁石。
作为优选，所述铝源为氢氧化铝或硫酸铝。
作为优选，所述碳酸盐为碳酸钠或重碳酸钠。
作为优选，所述镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为(4~5):2:1，水为三者总重量的0.8~20倍。
作为优选，所述催化剂为分子筛催化剂。
作为优选，所述镁源为含Mg2+和/或与Mg2+相近的轻金属正离子化合物。
作为优选，所述与Mg2+相近的轻金属正离子为Ca2+和/或Zn2+。
有益效果： 1.本发明在生产过程中不产生废料，现有水滑石生产工艺中每生产1吨水滑石需要2.5吨固体原料，产生1.5吨固体废料，本发明每生产1吨水滑石只需要1吨固体原料，且无废料产生。
2.本发明所述方法可在常压下进行，改变了以往生产水滑石时以铝源、镁源的强酸性盐为主要原料在高温高压下水解后用强碱中和的方法，改为用适当的铝源、镁源和碳酸盐在控制条件下以无机化学原理，直接合成水滑石，生产过程中只要按比例分步控制加料，添加少量有利于塑料加工性能的添加剂（或催化剂）就可以在常温常压下生产，克服高温高压的危险操作，大大简化了生产设备，提高了生产安全性。合成过程是按照化学原理元素配比计算量合成的，没有元素成分损失，相反，在层状结构中还增加了OH基，所以得率较高，原料成本相对较低。大大节约了设备投资，大大提高了生产安全性，大大节约了能源，简化了生产工艺，节省了生产成本。
3.本发明的生产方法，生产设备简单，生产用地简单，生产安全可靠。
4.本发明的生产原料可全部国产化，用水、用电常规化，不排放废水，比背景技术节水近百倍，达到节能减排目的。
5.本发明与背景技术相比，产品性能不亚于或优于背景技术，并可在不增加设备的情况下生产多品种水滑石。
6.本发明实施例2制备的水滑石与背景水滑石（购买自韩国）在聚氯乙烯加工制品中测试结果对比参见下表：
水滑石样品在聚氯乙烯加工制品中测试
Figure 965038DEST_PATH_IMAGE001
综上所述，本发明所述制备方法不需要高温高压，用氢氧化铝和弱酸盐在适当条件下和各种二价、三价金属化合物直接合成多种塑料加工用水滑石，包括稀土水滑石和阻燃水滑石。
附图说明
图1为丹东松元化学有限公司生产的水滑石和本发明实施例2制备的水滑石SEM表征图，图中（a）和（b）为丹东松元化学有限公司生产的水滑石SEM表征图，（c）和（d）为本发明实施例2制备的水滑石SEM表征图。
图2为本发明实施例2制备的水滑石（研磨细度为200目以上）与市售水滑石和韩国水滑石在聚氯乙烯加工中静态稳定性比较图（图中“ ’ ”代表min），图中a为加入市售水滑石的聚氯乙烯样品图，b为加入韩国水滑石的聚氯乙烯样品图，c为本发明实施例2制备的水滑石的聚氯乙烯样品图；
图3为本发明实施例2制备的水滑石（研磨细度为800目以上）与日本进口水滑石在聚氯乙烯加工中静态稳定性比较图，图中1#为加入日本进口水滑石的聚氯乙烯样品图，2#为加入本发明实施例2制备的聚氯乙烯样品图；
图4为本发明实施例2制备的水滑石与市售两种水滑石和丹东松元化学有限公司生产的水滑石动态稳定性比较图，图中1为本发明实施例2制备的水滑石动态稳定性图，图中3为丹东松元化学有限公司生产的水滑石动态稳定性图，图中2和4分别为市售的两种水滑石动态稳定性图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。实施例中在催化剂的存在下铝源、碳酸盐和镁源的添加顺序对本发明的技术方案没有影响，搅拌均匀即可。
实施例1
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中铝源选取氢氧化铝，碳酸盐选取碳酸钠，镁源选取氧化镁，包括以下步骤：
（1）取市售铝源39克和碳酸盐21克搅拌混合，加入20~80 mL水中调成糊状，在常温下反应1小时，得到铝盐。
（2）在上述铝盐中加入镁源50克和适量分子筛催化剂（催化剂占固体总质量的0.1~0.3%），视干燥情况慢慢加入10~80 mL水，搅拌下反应30-80分钟后放置，再进行表面活化处理，活化剂为PETS改性剂，活化后放置老化12小时以上；
（3）老化产品为块状，捣碎烘干，磨细至200目以上，做PVC稳定剂用水滑石。
实施例2
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中铝源选取氢氧化铝，碳酸盐选取碳酸钠，镁源选取氧化镁，包括以下步骤：
（1）将市售铝源355克和可溶性碳酸盐190克，放入搅拌器中开机混合，慢慢加水200~600 mL，在常温下搅拌反应半小时，放置1小时后制成铝盐。
（2）在上述铝盐中逐步加入市售镁源455克和适量分子筛催化剂（催化剂占固体总质量的0.1~0.3%），慢慢加入80~300 mL水和适量改性剂PETS，搅拌反应1小时，放置老化至块状；
（3）将块状物干燥、捣碎、磨细，做PVC塑料加工用稳定剂水滑石。
本实施例制备的样品同丹东水滑石制备的样品SEM表征图见图1，从图中可以看出，本发明制备的水滑石样品具有明显的层状结构。
从图2和图3中可以看出，本发明制备的水滑石初期稳定性在同比条件下从静态稳定性比较中优于市售水滑石，略差于韩国水滑石，但细化改进后（块状老化产品研磨至粒度为800目以上）优于韩国水滑石。另外，从图3中可以看出，在同比条件下和日本水滑石比较，同样在老化箱中烘30分钟本发明的水滑石色泽比日本白，可见初期稳定性很好.
从图4中可以看出，本发明实施例2制备的水滑石分解速度最慢，效果最好。
实施例3
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中铝源选取氢氧化铝，碳酸盐选取碳酸钠，镁源选取氧化镁，包括以下步骤：
（1）将市售铝源39公斤和市售碳酸盐21公斤，在搅拌器中均匀混合，慢慢加入40-100公斤水，搅拌1小时，得糊状铝盐。
（2）在上述铝盐中慢慢加入20公斤市售镁源和适量分子筛催化剂（催化剂占固体总质量的0.1~0.3%），在搅拌下反应10分钟后，慢慢加入水40-60公斤，在搅拌下反应20-40分钟，反应过程中视情况加入少量分散剂，搅拌至呈均匀糊状，放置老化成块状。
3.老化产品经闪蒸或磨细，包装成水滑石产品。
本实施例中制备方法可大规模生产试验，效果与小试（实施例1）、中试（实施例2）结果基本一致。
实施例4
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中镁源为硫酸镁，铝源为硫酸铝，碳酸盐为重碳酸钠，所述制备方法包括以下步骤：将镁源、铝源和碳酸盐混合搅拌，在催化剂的作用下加入水反应成糊状，在0℃左右温度下进行反应，其中，镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为4:2:1，催化剂为固体总质量的0.1~0.3%，水为三者总重量的15倍；然后将反应物放置老化，老化时间不超过20 h，然后将老化后的产品烘干，并捣碎研磨，磨至细度为800目以上，包装成塑料加工用水滑石。
实施例5
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中镁源为氯化镁，铝源为硫酸铝，碳酸盐为重碳酸钠，所述制备方法包括以下步骤：将镁源、铝源和碳酸盐混合搅拌，在催化剂的作用下加入水反应成糊状，在90℃左右温度下进行反应，其中，镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为5:2:1，催化剂为固体总质量的0.1~0.3%，水为三者总重量的30倍；然后将反应物放置老化，老化时间不超过20 h，然后将老化后的产品烘干，并捣碎研磨，磨至细度为800目以上，包装成塑料加工用水滑石。
实施例6
一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，本实施例中镁源为氢氧化钙，铝源为氢氧化铝，碳酸盐为碳酸钠。所述制备方法同实施例5，区别在于，其中，镁源、铝源和碳酸盐的摩尔比为4:2:1，水为三者总质量的20倍。
本说明书中“左右”指温度范围±5℃，本发明用到的催化剂为专利号为CN851005845、发明名称为 以原醇制取原酯的方法 中应用的催化剂。

Claims (3)

1.一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将铝源、含Mg2+的正离子化合物和碳酸盐混合搅拌，在分子筛催化剂的作用下加入水反应成糊状，在0~90℃温度下进行反应，其中，含Mg2+的正离子化合物、铝源和碳酸盐的摩尔比为(3~6):2:1，分子筛催化剂为固体总质量的0.1~0.3%，水为三者总重量的0.5~30倍；然后将反应物放置老化，老化时间不超过20 h，然后将老化后的产品烘干，并捣碎研磨，磨至细度为800目以上，包装成塑料加工用水滑石；所述含Mg2+的正离子化合物为氧化镁或水镁石；所述铝源为氢氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠或重碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种塑料加工用水滑石的清洁生产制备方法，其特征在于，所述含Mg2+的正离子化合物、铝源和碳酸盐的摩尔比为(4~5):2:1，水为三者总重量的0.8~20倍。
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