硅酸镁铝矿物凝胶

天然硅酸镁铝矿物凝胶（无机）

（Natural Inorganic Mineral Gel of Magnesium Aluminum Silicate）

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1. 产品工作和应用原理

皂石和蒙脱石是一种天然的2:1型层状硅酸盐矿物（2层硅氧四面体夹1层铝氧或镁氧八面体），结晶良好的皂石和蒙脱石具有天然的片状晶体结构，其单个晶体为长宽1～3微米、厚度仅为1～5纳米的薄片，具有约1000～2000左右的超大径厚比。自然产出的皂石和蒙脱石为多层单体结构堆积而成的层叠物，并伴随有较多的其他杂质，纯度一般不高。长期的地质作用使皂石和蒙脱石结构中的铝氧八面体中的部分铝被较低价的金属原子置换而使晶体结构的电荷产生不平衡，使皂石和蒙脱石晶层表面带负电，因此皂石和蒙脱石的晶层之间会吸附大量的钙、镁、钠、氢等阳离子，以保持晶体结构的电荷平衡。良好的晶体结构和合适的层电荷密度是决定皂石和蒙脱石胶凝特性的先决条件。

通过对精选的皂石和蒙脱石矿物进行提纯、改性、活化、修复等一系列的高科技精细加工后，即可得到在水介质中具有极佳的分散、悬浮、增稠、触变等特性的天然硅酸镁铝矿物凝胶，该凝胶的工作原理为：经精细加工后的产品在水中分散时能在晶层之间吸附大量水，使皂石和蒙脱石晶体快速水化，由于经过特殊处理，产品在水化时产生和释放出的水化能可克服皂石和蒙脱石晶层间的范德华力，从而松动皂石和蒙脱石晶层间的结合，使其剥离成无数的高径厚比薄层晶片（若施以外加的剪切力，剥离过程可快速完成）。剥离成薄晶片的皂石和蒙脱石晶体其层面因八面体中的铝原子部分被其他较低价金属原子置换而呈电负性，但其端面则由于硅氧键和铝氧键的断裂而呈弱电正性，层面和端面在水介质中可分别快速形成其各自的双电层。在静置状态下，皂石和蒙脱石的层面和端面因双电层电性相异而相互吸引、靠近，使各晶片之间形成以面——端吸附的缔合结构并不断复制，最终使整个体系都形成由无数晶片缔合而成“卡片宫式”（ House of Cards）缔合网络结构，从而使整个体系呈现出稳定的悬浮状态，

上述缔合网络结构是在静置状态下经过一定的时间而形成的，因此，在最终的缔合网络结构形成过程中，体系的粘度将随静置时间的增加而逐渐增大直至最终稳定，一般而言，这个过程需持续16～24小时，但经过本公司对产品的特殊处理，相关产品形成稳定缔合网络结构的时间可缩短至3～5小时。体系稳定后粘度的高低取决于原料及加工工艺和技术配方，本本公司大部分产品采用特有工艺和技术加工而成，具有很高的粘度，因而具有优异的增稠性。

在已形成的缔合网络结构体系中，在静置状态下，该体系非常稳定，可对存在于体系中的固体颗粒及油包水或水包油型乳液产生稳定而均质的托举和悬浮，从而体现出本产品独特而优异的悬浮性。

若对上述稳定的悬浮体系施以足够大的外部剪切力，则靠电性相吸而形成的卡片宫式缔合网络结构将被外部剪切力打破，皂石和蒙脱石薄层晶片重新变成无序排列，导致体系的粘度大幅降低，流动性变好，体系的这种特性称为触变性或假塑性。本产品采用特有工艺和技术加工而成，静置时具有很高的粘度，搅动时又可容易流动，因而具有优异的触变性。当对体系施加或停止外部剪切力时，体系可在触变和悬浮之间进行可逆转换，循环往复，随需而变。

另外，皂石和蒙脱石与生俱来的吸水性、吸附性、粘结性、离子交换性等特性在本公司特有技术和工艺的加工下均能得到更好的提升和发挥。

2． 产品性能和特点

天然硅酸镁铝矿物凝胶是采用精选的天然皂石和蒙脱石矿物进行提纯、改性、活化、修复等一系列的高科技精细加工后而成，是一种高粘度、高分散、高悬浮、高触变的天然矿物凝胶。朋泰牌天然硅酸镁铝矿物凝胶产品的主要成分是层电荷密度合理、结晶完整、呈一维纳米结构的高径厚比层状硅酸镁铝，因而使产品在水相介质中能快速分散成纳米片状体，并由产品的电性特点快速形成层面和端面结合的卡片宫式网络结构，构成静置时粘稠度高而稳定、施以剪切外力时粘稠度迅速降低的增稠触变体系，体现出完美的触变凝胶特性，产品性能和指标可与美国范德比尔公司和美国胶体公司的最高级产品Veegum或Magnabrite媲美。本产品优异的悬浮、增稠、触变特性使其在砂浆中得到了很好的应用。朋泰牌天然硅酸镁铝矿物凝胶在

悬浮体系中与羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）等有机增稠剂共同使用时，不仅可减少这类有机增稠剂的用量从而降低成本，而且可与这类有机增稠剂一道产生优异的协同作用，更好地提升悬浮体系的性能。

天然硅酸镁铝矿物凝胶的具体特点包括：

■ 粘度范围广：粘度可根据使用体系的要求从低到高可调节，高粘度产品具有强大的增稠作用，低粘度产品可有效调节体系的流变特性；

■ 触变值高：高剪切低粘度，低剪切高粘度，触变指数达8以上，可极佳改善体系的触变性；

■ 体系适应范围宽：针对不同的水质（软水、硬水等）具有针对性产品，可满足不同水质体系的悬浮、增稠和触变效果；在体系PH为5～14的范围内广泛适应悬浮、增稠和触变要求；

■ 稳定性：产品为纯天然无机凝胶，具有耐酸碱、不参与体系化学反应、不产生霉变等特点；

■ 协同性：与有机增稠剂共同使用时，可减少有机增稠剂的用量从而降低成本，同时可与有机增稠剂一道产生优异的协同作用，更好地提升悬浮体系的性能。

2. 产品规格、技术指标和用途

相关产品的规格、技术指标和用途见表1。

表1天然硅酸镁铝矿物凝胶规格、技术指标和用途

技术指标 粒度（水分散液≤10μm含量），％ 白度，％ 表观粘度，mPa·s 1%分散体水悬浮液PH值 密度，g/cm3 增 稠 剂 系 列 流 变 剂 系 列 PTIN—Z08 PTIN—Z18 PTIN—Z28 PTIN—L58 PTIN—L68 ≥90 ≥75 ≥1000 ≥90 ≥75 ≥2000 ≥90 ≥75 ≥3000 ≥90 ≥80 ≥500 ≥90 ≥80 ≥600 8.5～10.5 8.5～10.5 8.5～10.5 8.5～10.5 8.5～10.5 2～2.3 2～2.3 0.5～0.6 ≤8 ≤1 不分层 ≥8 水性涂料、农药、 皮革助剂、干粉腻子、 水泥砂浆、橡胶、 陶瓷、日化产品 适用于一般水体系 2～2.3 0.5～0.6 ≤8 ≤1 不分层 ≥8 水性涂料、农药、 皮革助剂、干粉腻子、 水泥砂浆、橡胶、 陶瓷、日化产品 适用于一般水体系 2～2.3 0.5～0.6 ≤8 ≤1 不分层 ≥8 水性涂料、农药、 水泥砂浆、橡胶、 陶瓷、日化产品 适用于一般水体系 2～2.3 0.5～0.6 ≤8 ≤1 不分层 ≥8 水性涂料、农药、 水泥砂浆、橡胶、 陶瓷、日化产品 适用于一般水体系 堆积密度，g/cm3 0.5～0.6 水分，％ 325目筛余物，% 2%分散体静置48小时 触变值 ≤8 ≤1 不分层 ≥8 水性涂料、农药、 皮革助剂、干粉腻子、水泥砂浆、橡胶、 陶瓷、日化产品 适用于硬水体系 应用范围 备 注1 备 注2 表观粘度测试方法：5%水分散体系陈化16～24小时后以NDJ粘度计4号转子60转/分钟速度所测定之粘度读数。

3. 产品使用方法

天然硅酸镁铝矿物凝胶是一种适应性很强的无机凝胶产品，根据客户产品的使用体系和加工工艺可分为直接添加和预凝胶两种方法加入到客户产品体系中。 （1）直接加入法：在客户加工工艺的高速搅拌或研磨前加入，添加量依据客户产品配方而定，一般为体系总量的0.3～2%。

（2）预凝胶法：在一定量的水中按5%的固含量加入本产品，高速分散20-30分钟后静置，然后按客户产品配方体系中本产品的添加量折算成相应的预凝胶量添加预凝胶，适当搅拌或研磨后即可，本产品添加量依据客户产品配方而定，一般为体系总量的0.3～2%。

预凝胶法一般适用于客户产品体系中后引入水的加工工艺。

4. 注意事项

本产品可单独使用或与其他增稠剂如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟丙纤维素及其改性物、碱溶胀丙烯酸类等配合使用，能够使体系获得最佳流变性能，但本产品应尽量避开与聚氨酯类增稠剂配合使用，以免产生不好的效果。

附：硅酸镁铝检测

magnesium aluminum silicate

分子式：MgAl2SiO6 性质：白色的复合胶态物质。含水量小于8%。无毒。无味。不溶于水。在水中分散。pH值为7.5～9.5。流变性和触变性好。将硅酸钠、硫酸铝、食品级氧化镁、铝酸钠、氢氧化钠先分别制成高浓度的水溶液，按适当比例，先后顺序进行反应，过滤，洗涤，干燥即得。也可将天然膨润土矿进行制浆，加入改性剂进行改型处理，再经分离，干燥，粉碎，混合改性而成。作为稳定剂、悬浮剂、增稠剂使用在个人护理（如牙膏）、化妆品、医药、农药、抛光剂、润滑剂、涂料、油漆、锂电池、工程塑料等领域。产品呈白色小片状或粉状，最细粒度可达-325目。无味无臭。一般干燥失重可控制在7.5%以下，灼烧失重在15%以下。在水中可膨胀成胶态分散体，呈微碱性，胶体在pH3.5～11稳定，常用量为0.5%～2.5%，最高用量为5%。5%水分散体粘度范围为50~700CPS，有的可达上千CPS。 【鉴别】 （1）取本品约0.5g，加稀盐酸10ml，微温过滤，取续滤液，加氢氧化钠试液使成碱性，即发生白色胶状沉淀，滴加0.1%茜素磺硫钠溶液数滴，沉淀即显樱红色。 （2）取鉴别（1）项下的续滤液，加氢氧化钠试液使成碱性，即发生白胶状沉淀，再加氢氧化钠试液3ml，沉淀部分溶解，滤过，沉淀用水洗净后，加碘试液即显红棕色。 （3）取铂丝制成环状，蘸取磷酸铵钠的结晶微粒在火焰上熔成透明的小球后，趁热蘸取本品，熔融，二氧化硅即浮于小球表面，放冷，即成网状结构的不透明小球。 【检查】碱度 取本品5g,加入新沸过的冷水100ml,混匀,pH值为9.0～10.0(附录Ⅵ H)。 酸消耗量 取本品5.0g，加水500ml，用秒表控制时间，以相同的搅拌速度分别在5秒、65秒、125秒、185

秒、245秒、305秒、365秒、425秒、485秒、545秒、605秒、665秒和725秒时加入3.0ml的0.1mol/l HCl溶液，在785秒加入1.0ml的0.1mol/l HCl溶液，于840秒时，测定混合液的pH值，应不得过4.0。 干燥失重 取本品，在105℃干燥至恒重,减失重量不得过8.0%(附录Ⅷ L)。 炽灼失重 取本品1.0g，置800℃高温炉中，炽灼至恒重，减失重量不得过17.0％。 重金属 取本品1.0g，依法检查（附录Ⅷ H第二法），含重金属不得超过百万分之十五。 砷盐 取本品1.0g，加稀盐酸10ml，煮沸，冷却后过滤，滤液水浴蒸干，加盐酸5ml与水23ml，依法检查（附录Ⅷ J第一法），应符合规定（0.0002%）。 微生物限度 取本品10g，依法检查（附录Ⅺ J）。每克检出细菌数不得过1000个，霉菌酵母菌数不得过100个，大肠杆菌不得检出。 【含量测定】铝含量取本品1.0g，精密称定，加盐酸2ml与水50ml，煮沸使溶，放冷，滤过，滤渣及容器用水25ml分次洗涤，合并滤液与洗液，滴加氨试液至恰好析出沉淀，再滴加稀盐酸使沉淀恰好溶解，加乙酸-乙酸铵缓冲液（pH6.0）10ml，精密量取乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）25ml，煮沸10分钟，放冷，加二甲酚橙指示液1ml，用锌滴定液（0.05mol/L）滴定，至溶液由黄色变为红色，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）相当于1.349mg的Al。 镁含量取本品1.0g，精密称定，加盐酸5ml与水50ml，煮沸使溶，放冷，加甲基红指示液1滴，滴加氨试液使溶液由红变为黄色，再煮沸5分钟，趁热滤过，滤渣及容器用2％氯化铵溶液30ml分次洗涤，合并滤液与洗液，放冷，加氨试液10ml与三乙醇胺溶液（1→2）5ml，再加铬黑T指示剂少量，用乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）滴定，至溶液显纯蓝色。每1ml乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）相当于1.215mg的Mg。 计算铝含量与镁含量的比值，应符合规定。 【类别】药用辅料，分散剂，抗酸剂等。 【贮藏】密闭，在干燥的凉处保存。

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