[发明专利]一种纳米片层叶蜡石粉体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米片层叶蜡石粉体及其制备方法，以叶蜡石原矿为主要原料，通过中低温脱结构水然后再进行饱和吸附高温可膨胀溶液，再经过快速冷冻使部分叶蜡石片层涨裂，然后再进行200℃‑700℃范围的快速热处理，使叶蜡石中吸附的水快速汽化及可膨胀溶剂快速膨胀及分解产生大量气体使叶蜡石片层结构产生膨胀涨裂，从而形成纳米片层叶蜡石。为更好的获得均匀纳米片层叶蜡石粉体，膨胀后的叶蜡石原料辅助借用超声或球磨机进行分离剥片处理，得到的纳米片层厚度在50纳米‑500纳米左右。本发明制备的纳米片层叶蜡石粉体具有比表面积大、活性好等热点，可以在涂料、塑料、催化剂行业广泛使用。

技术领域

本发明涉及一种叶蜡石粉体制备方法，尤其涉及一种纳米片层叶蜡石粉体及其制备方法。

背景技术

纳米片层材料由于其特殊的结构和尺寸效应不但可以在材料中起到补强增韧效果，还可以复合加载具有光、电、磁和催化等特性的客体获得优良综合性能的复合材料，能应用于航空、航天及人们的日常生产、生活的各个领域，是目前材料科学研究的一个热点。

叶蜡石[Si₄Al₂O₁₀(OH)₂]是一种典型的含水层状铝硅酸盐矿物，有一层氢氧铝八面体层夹在两层硅氧四面体层之间，组成2:1型层状结构，可以广泛应用于陶瓷﹑涂料﹑塑料﹑橡胶﹑传压介质、耐火材料及水污染处理等领域。目前，我国叶蜡石矿工业应用与国外相比还有相当大的差距，主要表现在两个方面：第一是应用领域较窄。第二是应用档次较低。我国每年都有相当数量的叶蜡石矿出口，但几乎都是原矿产品，而各种填料级、涂料级等深加工产品由于其粒度、白度、补强效果仍达不到轻钙、钛白等成熟产品理想，导致生产至今未形成规模。总之叶蜡石矿物资源目前的用途中普遍存在粗放型应用现象，矿物价格便宜(325目粉体价格才300元/吨左右)，附加值低，使用范围受限，经济效益不明显。

目前市场上使用的叶蜡石粉体主要是通过机械球磨粉碎得到，粒度都是微米级，工业应用的叶蜡石粉体产品(一般是指小于1250目，如玻纤用产品)加工设备主要依赖雷蒙磨及其分级系统；而超细粉碎产品加工主要采用气流粉碎机或介质搅拌磨等。而仅通过机械球磨的方法要大批量获得纳米级粉体则几乎无法实现。目前国内外叶蜡石粉体超细化方面研究主要集中在机械或气流球磨等方式进行破碎，获得的粉体粒度主要集中在微米级，且其中获得的部分纳米片层在球磨过程会发生扭曲团聚，起不到片状结构纳米粉体应有的大比表面积、增强、增韧等一系列优良性能。

本发明针对目前叶蜡石粉体原料存在的不足，提供了一种纳米片层叶蜡石粉体制备方法。利用叶蜡石本身结构制备纳米级片层叶蜡石对提高叶蜡石使用性能将具有重要作用。

发明内容

为解决目前叶蜡石原料的应用领域较窄和应用性能普通等问题，本发明采用中低温脱结构水然后再进行饱和吸附高温可膨胀溶液，再经过快速冷冻使部分叶蜡石片层涨裂，然后再进行200℃-700℃范围的快速热处理，使叶蜡石中吸附的水快速汽化及可膨胀溶剂快速膨胀及分解产生大量气体使叶蜡石片层结构产生膨胀涨裂，从而形成纳米片层叶蜡石。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种纳米片层叶蜡石粉体制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将叶蜡石原料破碎到1mm以下粒度，然后在600℃～700℃温度下煅烧0.5～2小时，使叶蜡石结构中部分结构水脱除同时使叶蜡石原结构中产生部分孔隙；

步骤2：在煅烧后的叶腊石原料粉体中加入高温可膨胀溶液，并将高温可膨胀溶液与叶蜡石原料粉体混合均匀，高温可膨胀溶液加入量与煅烧后的叶腊石原料粉体的质量比为5％～20％；

步骤3：将步骤2混合均匀的叶蜡石原料粉体放入可抽真空容器中抽真空30分钟，使吸附在叶蜡石表面的高温可膨胀溶液吸附进入叶蜡石层间及内部孔隙中；然后将抽真空后的叶蜡石原料在容器中陈化使其达到充分饱和吸附；