水滑石类插层材料(LDHsdoublehydroxidehydroxide)制备方法

专利名称：一种用作混凝土外加剂的钙铝水滑石的制备方法

技术领域：

本发明属于水滑石材料制备技术领域，具体提供了一种用作混凝土外加剂的钙铝水滑石的制备方法。

技术背景 插层结构材料是近年来发展较快的一种新型功能材料。其建筑单元和结构的可控性和多样化为其发展提供了广阔的空间。可作为催化材料、分离吸附材料、功能辅助材料、生物医用材料等，在国民经济中得到广泛应用。一个地区。 1990年代以来，国内外研究机构和行业对它的重视程度越来越高。阴离子插层结构材料是插层结构材料的一个重要分支，以水滑石类化合物为主。水滑石化合物包括水滑石(hydrotalcite)和类水滑石化合物(hydrotalcite-like Compound)。氢氧化物，缩写为LDH）。 LDH的插层化合物称为类水滑石插层材料(LDHs)。非碳酸盐钙铝水滑石材料是水滑石插层材料的重要组成部分。早期研究认为Ca2+的离子半径太大而不能形成水滑石。后来，Allmann 报道了含有 C^+ LDHs 的天然和合成层压板，拉开了层压板中含有 Ca" 的 LDHs 研究的序幕。钙铝水滑石是指主要层压板中含有 Ca2+ 和 A13+ 的 LDHs，用于应用于催化、吸附、离子交换、混凝土外加剂等领域。

(Duan Xue, Zhang Fazhi, etc. Intercalation Assembly and Functional Materials, 2007, Preface; Taylor, H. F. W. Cement chemistry, 2nd ed.; Thomas Telford Publishing: London: 1997; Feitknecht W. Zur Kenntnis der Doppelhydroxyde und basicchen Doppelsalze III . Helv Chim Acta, 1942, 25:555: Allmann R N. Refinement of the hybrid layer structure [Ca2Al(OH)6] + [1/2S04 3H20]. N Jhb Miner Mh, 1997, 3:136)钙铝水滑石不溶于水和有机溶剂，具有稳定的层状结构，六方片晶结构规则性高，可生成较大粒径的颗粒。钙铝水滑石结构中含有大量OH-，是一种固体碱，钙铝水滑石的层间阴离子可以与其他阴离子交换，但不是所有的阴离子都能插入到中间层中，层间主体具有一定的识别能力客人进入夹层。LDHs主要识别某某具有中等电荷密度和体积的无机、有机、杂多酸阴离子和金属有机阴离子的n度。

钙铝水滑石因其优异的性能而备受青睐，在插层科学、催化、吸附、分离、分子识别等领域得到了广泛的研究。目前已有多篇文章报道钙铝水滑石作为吸附剂和离子交换剂具有优异的性能。然而，在上述报道中，其代表性制备方法如下（Laetitia Vieille, Isabelle Rousselot, Fabrice Leroux, Jean-Pierre Besse, and Christine Taviot-Gue'ho, Chem. Mater. 2003, 15: 4361-436 8)制备了结构良好的氯离子插层钙铝水滑石，但操作中需要氮气保护和严格的pH控制，且工艺步骤长、耗时，且只停留在实验室研究阶段，需要一种新的、简便的方法来实现钙铝水滑石的工业化生产。将可溶性钙盐和铝盐溶解在低介电常数的有机/水混合溶液中，通过胶体磨与一定比例的氢氧化钠溶液混合制成钙粒度均匀的间铝水滑石。钙铝水滑石材料可以作为混凝土外加剂，根据添加量和混凝土的不同，可以分别提高混凝土材料的早期抗弯和抗压性能60%-70%和70%-80%。浆液。

并且操作更简单，更容易工业化生产。本发明提供的钙铝水滑石的简单制备方法是将一定比例的钙盐、铝盐和氢氧化钠颗粒分别溶解在有机-水混合溶剂中，然后根据专利ZL00132145.5、全部采用反混爆炸成核反应器合成钙铝水滑石凝胶，然后将产品放入一定的结晶容器中结晶，得到钙铝水滑石。通过控制有机-水混合溶液，以及全反混爆炸成核反应器的间隙和电压，可以调节异形颗粒的粒径硅酸镁怎么做，从而获得纯度在20nm到5iim之间的粒径。 99.9%钙铝水滑石粉。具体准备步骤如下-A.混合盐溶液和氢氧化钠溶液的配置将水溶性有机溶剂与水按体积比1:4～4:1混合，再以0.01 2mol/L混合钙盐，相应的铝盐按钙铝浓度比为2:1 4:1配成混合盐溶液，氢氧化钠按95%～105%的需要量调成碱，使之完全沉淀同体积溶液的混合盐溶液；将上述混合盐溶液和碱溶液同时加入到反应容器中，边搅拌边反应，得到钙铝水滑石溶胶；放入结晶器中，在50-200'C温度下结晶0. 5.7分钟，优选温度为60-75'C，优选结晶时间为1.3分钟。

C.钙铝水滑石晶体的洗涤和干燥 完全结晶的钙铝水滑石晶体用去离子水抽滤洗涤24次，然后在真空干燥箱中低温干燥（室温6（℃）24h）48h 最后将干燥的钙铝水滑石晶体研磨、筛分、装袋。本发明的可与水混溶的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃。采用日本岛津XRD-6000型X射线衍射仪对样品进行定性分析。图1中的曲线是实施例1中得到的非碳酸盐钙铝水滑石晶体的X射线衍射(XRD)谱图。从曲线可以看出，得到的非碳酸盐铝钙的晶型水滑石为3Rc型，不含其他杂质。采用日本HITACHI S-4700N型扫描电镜（SEM）观察形成非碳酸盐钙铝水滑石的形貌。图2a为实施例1中制备的形成的无定形非碳酸盐钙铝水滑石样品的SEM照片。样品呈六角形，粒径约为 2 μm。本发明制备的非碳酸盐钙铝水滑石成型材料外观为六级，粒径在20nm-5um之间可调。该制备工艺采用有机-水混合溶液的溶剂化，克服了在空气中制备非碳酸盐钙铝水滑石易生成CaCO3，降低其纯度的缺点。利用全反混爆炸成核反应器制备粒度均匀的非碳酸盐钙铝水滑石。混合溶液通过溶剂化钝化溶液CO/-法改变CaCO3杂质的生成，并通过改变有机相采用混合溶剂中的比例及其在混合溶剂中的比例来改变非碳酸盐钙铝水滑石的形貌和尺寸。同时，通过改变全反混爆炸成核反应器的间隙和电压，以及非碳酸盐钙铝水滑石的结晶时间和温度，控制非碳酸盐钙的尺寸和形貌。铝水滑石。本发明采用的工艺条件独特，具有操作简单、合成条件温和等特点。所用成型设备简单，操作方便，重复性好。

图1为实施例1产品的XRD图谱2为实施例23产品的SEM图为实施例3产品的XRD图谱

具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明实施例一：将79.6g六水合氯化铝和97.0g二水合氯化铝同时溶解于含有670mL去离子溶液中。水和 330mL 无水甲醇混合溶液。将 100 g 氢氧化钠溶解在另一份 670 mL 去离子水和 330 mL 无水甲醇的混合溶液中。首先，将全反混爆炸成核反应器的狭缝调整为2。用蠕动泵将盐溶液和碱溶液以20090 m的速度同时泵入全反混爆炸成核反应器，并将电压调整为100至打开胶体磨搅拌。反应后的浆料在具有 5L 结晶容器的完全反混的爆炸成核反应器下终止。反应完成后，将结晶容器放入温度为70℃的结晶加热器中1天。然后取出结晶容器冷却至室温，产物过滤洗涤3次，室温真空干燥1天。天。最后取出研磨，过筛，然后装袋。实施例2：将39.8g六水合氯化铝和48.5g二水合氯化钙同时溶解在300mL去离子水和200mL正丙醇中。将 47. 5g 氢氧化钠溶解在另一份 300mL 去离子水和 200mL 正丙醇的混合溶液中。一、将全反混炸药核反应堆狭缝调整为4，用蠕动泵以150ppm的速度将盐溶液和碱溶液同时泵入全反混炸药成核反应堆，并将电压调节至180开启胶体磨搅拌。

使用 3L 结晶容器在完全反混的爆炸成核反应器下终止反应后的浆料。反应完成后，将结晶容器置于温度为100℃的结晶加热器中1天。然后将高结晶釜冷却至室温，将洗涤产物抽滤3次，室温真空干燥1天，最后取出研磨，过筛，装袋。实施例3：将123.8g九水合硝酸铝和155.9g六水合硝酸钙同时溶于750mL去离子水和250mL丙酮中将95g氢氧化钠溶于另一种750mL去离子水和混合溶液中250mL 丙酮。先将全反混爆炸成核反应器狭缝调至6。用蠕动泵将100ppm盐溶液和碱溶液同时泵入全反混爆炸成核反应器，调电压至150转上胶体磨搅拌。使用 5L 结晶容器在完全反混的爆炸成核反应器下终止反应。出来的浆液。反应完成后，将结晶容器放入温度设置为20℃的结晶加热器中1天。然后取出结晶容器冷却至室温，将洗涤品过滤洗涤3次。在室温下真空干燥 1 天。最后取出研磨，过筛，然后装袋。实施例4：将123.79g九水硫酸铝和155.9g四水硫酸钙同时溶解在800mL含有去离子水和200mL四氢呋喃的混合溶液中。将 100 g 氢氧化钠溶解在 800 mL 去离子水和 200 mL 四氢呋喃的另一种混合溶液中。

首先将全反混爆炸成核反应器的间隙调整为2，用蠕动泵以200 ppm的速度将盐溶液和碱溶液同时泵入全反混爆炸成核反应器，并将电压调节至120开启胶体磨搅拌。反应后的浆料在具有 5L 结晶容器的完全反混的爆炸成核反应器下终止。反应完成后，将结晶容器放入温度为50℃的结晶加热器中3天。然后取出结晶釜，冷却至室温硅酸镁怎么做，洗涤产物抽滤3次，室温真空干燥1天。最后取出、研磨、过筛和装袋。

声明

1、一种用作混凝土外加剂的钙铝水滑石的制备方法，其特征在于制备步骤A。混合盐溶液和氢氧化钠溶液的配置是制备一种水溶性的水滑石 有机溶剂和水按体积比1:4～4:1混合，然后钙盐0.01～2mol/L，对应的铝盐为钙铝浓度比例为 2:1 至 4:1。将混合盐溶液制成混合盐溶液，将氢氧化钠按95%～105%的需要量制成碱性溶液，使等体积的混合盐溶液完全沉淀；将混合盐溶液和碱溶液同时加入到反应容器中搅拌反应，得到钙铝水滑石溶胶； B、钙铝水滑石溶胶的结晶 将新鲜制备的钙铝水滑石溶胶放入结晶器中，在50-200℃的温度下结晶0.5~7分钟，优选温度为60℃ ～75℃，优选结晶时间1～3分钟； C.钙铝水滑石晶体的洗涤和干燥用去离子水泵送完全结晶的钙铝水滑石晶体。过滤洗涤2～4次，然后在真空干燥箱中15～60℃干燥24～48小时，得到钙铝水滑石。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可与水混溶的有机溶剂与水按1:4 2:3的体积比混合；氢氧化钠浓度为同体积混合盐溶液完全沉淀所需量的95 100%。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与水混溶的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃。

全文摘要

一种用作混凝土外加剂的钙铝水滑石的制备方法，属于水滑石材料制备技术领域。其制备方法是将一定比例的钙盐、铝盐和氢氧化钠颗粒分别溶解在有机-水混合溶剂中，通过全反混爆炸成核反应器合成钙铝水滑石凝胶，然后产品已加载到产品中。在一定的结晶容器中结晶，得到钙铝水滑石。通过控制有机-水混合溶液，以及全反混爆炸成核反应器的间隙和电压，可以调节异形颗粒的粒径，从而获得纯度在20nm～5μm之间的颗粒。 99.9% 钙铝水滑石粉。优点在于操作简单，合成条件温和。并且使用的成型设备简单，操作方便，重复性好。

文件编号C01F11/00GK101239733SQ20081010134

发布日期 2008 年 8 月 13 日 申请日期 2008 年 3 月 5 日 优先权日期 2008 年 3 月 5 日

发明人张博文、张发志、徐赛龙、薛端申请人：北京化工大学