[发明专利]一种高白度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高白度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，是将天然凹凸棒石原矿依次经过破碎、三辊挤压、制浆活化和旋流分级处理得到提纯悬浮液，再向提纯悬浮液中加入无机盐进行超声处理得到解离改性悬浮液；然后再经钛盐或钛氧化物改性、固液分离以及干燥处理后得到高白度凹凸棒石基无机凝胶。本发明通过对天然凹凸棒石进行提纯、同步解离增黏和增白改性处理，制备出一种具有高白度（L*值达到85）、优异悬浮稳定性和高黏度（初始粘度2000mpa.s）的凹凸棒石基无机凝胶产品，可作为悬浮稳定剂或增稠剂应用于高端涂料、化妆品或生物医学等领域。

技术领域

本发明涉及一种矿物无机凝胶的制备方法，具体涉及一种高白度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，属于纳米矿物功能材料制备和非金属矿深加工技术领域。

背景技术

在高端涂料、纺织、造纸和日用化学品（如化妆品、牙膏、洗面奶）等行业中需要使用大量增稠剂、黏结剂和触变剂等凝胶类助剂。近年来，利用天然黏土矿物制备无机凝胶的技术和工艺受到了广泛关注，初步形成了一些代表性工业化产品，例如膨润土增稠流变剂在日用化学品以及涂料领域已得到应用。因此，利用储量丰富且来源于自然的天然黏土矿物制备无机凝胶具有巨大的市场潜力和综合竞争力。随着高端产品行业的快速发展和产品的不断升级换代，增黏剂和增稠剂的用量在逐年递增且对其悬浮稳定性、黏度、触变性以及耐电解质性能等要求也日益提高，而且化妆品、牙膏、涂料等领域对于白度的要求越来越高。因此，急需开发高白度矿物无机凝胶来满足高端产品的市场需求和行业发展。

众所周知，凹凸棒石是一种具有一维纳米棒状晶体形貌、可调控的表面电荷和优异胶体性能的黏土矿物，可以对纯水体系和电解质等多种体系增稠，是制备矿物凝胶的理想材料之一。例如中国发明专利CN107555445B“一种硅酸镁铝无机凝胶及其制备方法”、CN107902662A“一种高分散性高粘度硅酸镁铝无机凝胶的制备方法”、CN110734073A“凝胶因子凹凸棒石组装的双重网络结构无机凝胶的制备方法”、CN102476805B“改善凹凸棒黏土胶体稳定性的方法”、CN103395797B“利用水氯镁石改善凹凸棒黏土胶体性能的方法”等专利均涉及凹凸棒石基矿物凝胶的制备方法和应用。此外，高端化妆品、涂料和颜料等升级换代都与增白技术的发展有着密切的关系。其中，中国发明专利CN111936109A“化妆品用白色颜料、化妆品”、CN103140556B “水性涂料组合物”、CN104774538B “一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法”、CN105092571B “一种油性涂料体系钛白粉应用性能的快速检测方法”以及CN10649714B“一种具有高遮盖力、高耐候性和高白度二氧化钛颜料的制备方法”等专利均涉及利用钛盐来提升产品的白度等理化性能。本发明通过对天然凹凸棒石原矿进行提纯、同步解离增黏以及改性处理等组合工艺，制备出一种高白度、悬浮稳定性和分散性好的矿物无机凝胶，此项技术或工艺没有相关研究报道，也未见应用的先例。

发明内容

本发明的目的是针对矿物无机凝胶悬浮稳定性不理想和白度不高等不足，本发明在充分认识凹凸棒石晶体结构和理化特性的基础上，通过凹凸棒石棒晶束解离等手段，提供了一种高白度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法。通过对天然凹凸棒石原矿进行活化、提纯和同步解离增黏等工艺，改变凹凸棒石棒晶的分散程度、表面电荷和悬浮稳定性，并进一步通过改性处理和增白高效制备出一种高白度的矿物无机凝胶，可作为高端涂料、化妆品、生物医学或日用化学品等的增白剂、悬浮稳定剂、增稠剂或流变助剂。

本发明高白度凹凸棒石基无机凝胶的制备方法，是将天然凹凸棒石原矿经破碎和三辊挤压处理（相邻两辊间距保持在0.3-0.6mm，用于膨松化、撕裂凹凸棒石棒晶束或聚集体，有利于水化膨胀和解聚分散）后，分散到酸性水溶液中制浆活化4~6h，再经过旋流分级处理去除石英砂等难溶性的大颗粒物质得到提纯悬浮液；向提纯悬浮液中加入改性剂进行超声解离和同步改性，得到凹凸棒石棒晶束解离改性悬浮液；然后向凹凸棒石棒晶束解离改性悬浮液中加入钛盐或二氧化钛，调节pH值在8~10，室温搅拌2~8h后将进行压滤得到含水量40~50%的滤饼，将滤饼对辊挤压成1~2mm的薄片后进行强力干燥处理，得到高白度凹凸棒石基无机凝胶。