一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法

摘要

本发明公开了一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，将CO2气体和NaAlO2溶液在钟罩式旋转填料气液连续反应器中进行成胶，NaAlO2溶液从上部均匀喷下，CO2气体从下部均匀进入，与NaAlO2溶液逆向混合，在一定的温度和pH条件下，发生化学反应，然后在洗涤釜中老化一定时间后，用压料泵压入板框压滤机，进行多次洗涤，制得拟薄水铝石涂膜胶（碳酸铝胶），然后在烘房中进行干燥，在粉碎机中进行粉碎。通过上述方式，本发明以廉价的CO2气体和NaAlO2溶液为原料，制备出高粘度、超细拟薄水铝石，其产品的一次粒子粒径为10～60 nm，孔容大于1.0 cm3/g，比表面积大于600 m2/g，胶溶指数达到99 %以上，具有生产成本低，性能好，市场竞争力强的优点。

权利要求

1.一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为10～200 g/L，苛性系数αk即NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比为0.70～1.15的NaAlO2溶液；

步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.2～

0.5 MPa；

步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以4～25 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值7～11；

步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在15～75 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应；

步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在30～100 ℃，老化时间控制在

30～120 min；

步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度为30～60 ℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止；

步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在20～35 %；

步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，细度为800～1000目。

2.根据权利要求1所述的高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，所述步骤一中NaAlO2溶液浓度控制在50～150 g/L，苛性系数控制在0.85～0.95。

3.根据权利要求1所述的高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，所述步骤三中NaAlO2溶液流速控制在8～15 L/min，反应液pH值控制在9～10。

4.根据权利要求1所述的高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，所述步骤四中反应温度控制在30～60 ℃。

5.根据权利要求1所述的高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，所述步骤五中老化温度控制在50～80 ℃，老化时间为45～100 min。

6.根据权利要求1所述的高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，所述步骤七中拟薄水铝石灼减控制在25～30 %。

说明书

一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种拟薄水铝石涂膜胶的制备工艺技术，具体涉及一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法。

背景技术

[0002] 拟薄水铝石又名一水合氧化铝、假一水软铝石，英文名称：Pseudo Bohemite, 分子式：Al2O3·n H2O(1＜n＜3)，无毒、无味、无臭、白色胶体状（湿品）或粉末（干品），晶相纯度高、胶溶性能好，粘结性强，具有比表面高、孔容大等特点，其含水态为触变性凝胶。

[0003] 拟薄水铝石作为高效涂膜剂以及粘结剂，广泛应用于汽车尾气净化、工业尾气净化、相纸涂膜、涂料、高档陶瓷、高效催化剂及催化剂载体、化妆品填料和无机膜材料等。主要涉及石油化工、化肥、造纸、涂料、环保、空分、医药、日化、人造假肢、航空航天等行业，是一类具有广阔发展前途的新型材料。

[0004] 碳化法制备拟薄水铝石涂膜胶是利用CO2气体中和NaA1O2溶液来制备的。该法的特点是能结合铝厂实际情况，利用中间产物NaAlO2溶液及CO2废气作为反应原料，是成本最低的工艺路线。利用该方法制得的产品纯度、比表面积、孔容、胶溶指数较以前都有很大提高，但不能和其它生产方法（如酸沉淀法、减沉淀法、烷基铝水解法）制备的产品在技术指标上相比。特别是该方法制备的拟薄水铝石胶溶指数一般在90 %以下，比表面积在150 450 m2/~g左右，孔容0.15 0.8 cm3/g，很难再提高，极大的限制了碳化法的推广和应用。而胶溶指数~
的高低反映了拟薄水铝石粘结性的好坏，粘结性越好，涂膜剂粘度越高，粘贴的就牢固，不易掉皮。

发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，以廉价的CO2气体和NaAlO2溶液为原料，制备出高粘度、超细拟薄水铝石,其产品的一次粒子粒径为10～60 nm，孔容大于1.0 cm3/g，比表面积大于600 m2/g，胶溶指数达到99 %以上，具有生产成本低，性能好，市场竞争力强的优点。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0007] 步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为10～200 g/L，苛性系数αk（NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比）为0.70～1.15的NaAlO2溶液；

[0008] 步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.2～0.5 MPa；

[0009] 步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以4～25 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值7～11；

[0010] 步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在15～75 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应；

[0011] 步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在30～100 ℃，老化时间控制在30～120 min；

[0012] 步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度为30～60 ℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止；

[0013] 步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在20～35 %；

[0014] 步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，细度为800～1000目；

[0015] 在本发明一个较佳实例中，所述步骤（1）中NaAlO2溶液浓度控制在50～150 g/L，苛性系数控制在0.85～0.95。

[0016] 在本发明一个较佳实例中，所述步骤（3）中NaAlO2溶液流速控制在8～15 L/min，反应液pH值控制在9～10。

[0017] 在本发明一个较佳实例中，所述步骤（4）中反应温度控制在30～60 ℃。

[0018] 在本发明一个较佳实例中，所述步骤（5）中老化温度控制在50～80 ℃，老化时间为45～100 min。

[0019] 在本发明一个较佳实例中，所述步骤（7）中拟薄水铝石灼减控制在25～30 %。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，以廉价的CO2气体和NaAlO2溶液为原料，制备出高粘度、超细拟薄水铝石。其产品的一次粒子粒径为10～60 nm，孔容大于1.0 cm3/g，比表面积大于600 m2/g，胶溶指数达到99 %以上，具有生产成本低，性能好，市场竞争力强的优点。

具体实施方式

[0021] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 实施例1：

[0023] 一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，具体包括以下步骤：

[0024] 步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为60 g/L，苛性系数α（k NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比）为0.88的NaAlO2溶液；

[0025] 步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.3 MPa;

[0026] 步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以10 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值9.0;

[0027] 步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在45 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应;

[0028] 步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在45 ℃，老化时间控制在50 min;

[0029] 步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度40 ℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止;

[0030] 步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在26 %;

[0031] 步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，要求细度在800目。

[0032] 实施例1对比例

[0033] 按照实施例1的步骤，所不同的是不用钟罩式旋转填料气液连续反应器，而是用普通的碳化反应器，测得样品数据见表1。

[0034] 实施例2：

[0035] 本实施例提供一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，具体包括以下步骤：

[0036] 步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为100 g/L，苛性系数αk（NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比）为0.9的NaAlO2溶液;

[0037] 步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.3 MPa;

[0038] 步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以15 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值 9.5;

[0039] 步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在50 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应;

[0040] 步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在55 ℃，老化时间控制在75 min;

[0041] 步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度40 ℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止;

[0042] 步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在28 %;

[0043] 步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，要求细度在800目。

[0044] 实施例2对比例

[0045] 按照实施例2的步骤，所不同的是步骤（3）中，不是连续加入NaAlO2溶液， 而是一次性投入一定量NaAlO2溶液，再不断通入CO2气体，使pH值不断降低直至pH值到达9.5反应结束，测得样品数据见表1。

[0046] 实施例3：

[0047] 本实施例提供一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，具体包括以下步骤：

[0048] 步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为120 g/L，苛性系数αα（k NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比）为0.92的NaAlO2溶液;

[0049] 步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.3MPa;

[0050] 步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以12 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值9.8;

[0051] 步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在55 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应;

[0052] 步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在60 ℃，老化时间控制在85 min;

[0053] 步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度40 ℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止;

[0054] 步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在29 %;

[0055] 步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，要求细度在800目。

[0056] 实施例3对比例

[0057] 按照实施例3的步骤，所不同的是步骤（1）NaAlO2溶液质量浓度为200 g/L，苛性系数为1.15；步骤（3）中NaAlO2溶液流速为25 L/min，反应液pH值11；步骤（4）中反应温度75 ℃；步骤（5）中老化温度100 ℃，老化时间120 min；步骤（7）中拟薄水铝石灼减控制在30 %。测得样品数据见表1。

[0058] 实施例4：

[0059] 本实施例提供一种高粘度、超细拟薄水铝石涂膜胶的制备方法，具体包括以下步骤：

[0060]  步骤一、将NaOH和Al(OH)3在制备釜中配成以氧化铝计质量浓度为50 g/L，苛性系数α（k NaAlO2溶液中Na2O的物质的量浓度与Al2O3的物质的量浓度之比）为0.85的NaAlO2溶液;

[0061] 步骤二、将CO2储罐内液体CO2减压转变为气态送入气体缓冲罐，保持气体压力在0.3 MPa;

[0062] 步骤三、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器，将配好的NaAlO2溶液以8 L/min流速通过钟罩式旋转填料气液连续反应器上方进料管输送到旋转内筒中，同时从下方通入CO2气体，并保持一定的气体流量，控制反应液pH值9.0;

[0063] 步骤四、开启钟罩式旋转填料气液连续反应器夹套冷却水，通过调节冷却水流量，控制反应温度在35 ℃，使气体与溶液充分接触发生化学反应;

[0064] 步骤五、将反应液导入洗涤釜进行老化，老化温度控制在50 ℃，老化时间控制在45 min;

[0065] 步骤六、将老化后的液体用压料泵压入板框压滤机，然后用温度40℃的水进行多次洗涤, 直至Na2O含量合格为止;

[0066] 步骤七、将水洗后的湿滤饼放在烘房中进行干燥，温度控制在100～120 ℃，拟薄水铝石灼减控制在25 %;

[0067] 步骤八、干燥后的滤饼进行粉碎，要求细度在800目。

[0068] 实施例4对比例

[0069] 按照实施例4的步骤，所不同的是步骤（1）NaAlO2溶液质量浓度为10 g/L，苛性系数为0.70；步骤（3）中NaAlO2溶液流速为4 L/min，反应液pH值7；步骤（4）中反应温度15 ℃；步骤（5）中老化温度30 ℃，老化时间30 min；步骤（7）中拟薄水铝石灼减控制在20 %。测得样品数据见表1。

[0070] 表1实例样品分析数据。

[0071]