DE2319199A1

DE2319199A1 - Synthetische smectit-materialien

Info

Publication number: DE2319199A1
Application number: DE2319199A
Authority: DE
Inventors: William Thomas Granquist
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3855147A; GB1427745A; CA969736A; FR2189491B1; FR2189491A1

Description

DIPL.-ING. HANS W. GROENING

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN 2319199

PATENTANWÄLTE

l1 6. Apri! 1973

K/N 18-3

NL Industries, Ine., 111, Broadway, New York, N.Y. 10006, U.S.A.

Synthetische Smectit-Materiali-en

Die Erfindung betrifft synthetische Magnesiumaluminosilikate, insbesondere saponitähnliche Materialien, die als Begleitmaterialien Magnesiumoxid und/oder Hydroxid enthalten, und befaßt sich insbesondere mit stark quellenden Produkten, die erfindungsgemäß erhalten werden.

Unter den Tonen existiert eine bestimmte Gruppe von Tontypen, welche durch ihr Quellverhalten in Wasser charakterisiert sind. Diese Gruppe steht im Gegensatz zu den Tonen, die während tausenden von Jahren für keramische Zwecke verwendet worden sind. Bei diesen Tonen ist das Quellen ein Nachteil, da es zu einem übermäßigen Schrumpfen bei der Herstellung von keramischen Gegenständen führt. Diese quellende Gruppe ist durch eine flache Kristallbeschaffenheit charakterisiert, wobei der Gleichgewichtsabstand zwischen den einzelnen flachen Kristalliten von dem Wassergehalt sowie von anderen

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Einflüssen abhängt, beispielsweise dem Elektrolytgehalt des Wassers, das in Kontakt mit dem Ton steht." Der Begriff "Smectit" ist in den vergangenen Jahren wieder aufgegriffen worden und umfaßt die sogenannte. Montmorillonitgruppe von Tonen, zu der bekannte Glieder wie Montmorillonit, Beidellit, Nontronit, Saponit, Hectorit und Sauconit gehören. Weitere Einzelheiten über Smectite sind in dem Buch "Rock Forming Minerals", Band 3, Sheet Silicates, von W.A.Deer et al, London 1962 auf den Seiten 226 - 245 enthalten.

Von den Smectiten wird Montmorillonit seit etwa der Jahrhundertwende in breitem Umfange in Form von natürlich vorkommendem Bentonit verwendet, und zwar im Hinblick auf seine Eigenschaften, die diesem Material als Ergebnis seiner Fähigkeit zukommen, in Wasser zu quellen und zu gelieren. Ein anderes Glied der Gruppe, und zwar Hectorit, ist so weit verwendet worden, wie es sein relativ seltenes Vorkommen ermöglicht, und zwar für viele der Verwendungszwecke, denen auch Montmorillonit zugeführt*wird. Dabei ist dieses Material im allgemeinen vorzuziehen, da es stärker quillt und eine weiße Farbe besitzt. Da die Smectite von Natur aus negativ geladene Kristallgitter besitzen und deshalb ladungsausgleichende Kationen in Positionen enthalten, in welchen sie durch andere Kationen ausgetauscht werden können, ist etwa in den letzten 25 Jahren eine Technologie entwickelt worden, Smectite herzustellen, in denen ausgetauschte organische Kationen enthalten sind, wobei insbesondere zum Austausch Montmorillonit und Hectorit verwendet wurden. Durch einen derartigen Austausch erhält man Produkte, die in organischen Lösungsmitteln quellbar sind, und zwar die sogenannten organophilen Bentonite und organophilen Hectorite.

Auf Grund der vielseitigen und nützlichen Verwendbarkeit der Smectite ist es nicht überraschend, daß einige von ihnen in technischem Maßstabe erfolgreich synthetisiert worden sind, insbesondere Hectorit. Für einige Verwendungszwecke sind die beträchtlich höheren Kosten der synthetischen Produkte im Vergleich zu

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den natürlichen Produkten kein Hinderungsgrund für ihre wirtschaftliche Verwendung.

Ein den Smectiten anhaftender Nachteil besteht darin_r daß ihr Quellvermögen in Wasser durch darin gelöste Elektrolyten abrupt reduziert wird. Typische Ergebnisse, welche die Wirkung von verschiedenen Elektrolyten, wie z.B. Natriumchlorid, Magnesiumsulfat und dergleichen, zeigen, sind in der klassischen Veröffentlichung "The Swelling of ^Bentonite and Its Control" von CW. Davis, Industrial and Engineering Chemistry,19, 1350 bis 1352 (1927) zusammengefaßt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Produktes sowie eines Verfahrens zur Herstellung dieses Produktes, bei dem es sich um ein Smectitmaterial handelt, das mit Saponit verwandt ist und in inniger Mischung in eingeschlossenem Zustand wasserhaltiges Magnesiumoxid enthält. Die erfindungsgemäßen Produkte besitzen ein außergewöhnliches Quellverhalten in Wasser und in wässrigen Elektrolytlösungen und zeichnen sich durch ein sehr' breites VerwendungsSpektrum aus.

Weitere Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Durch die Erfindung wird ein saponitähnliches mineralisches Material der folgenden Formel pro Zelleneinheit geschaffen

^{0H)4-a^Fa]^X" ' ^f j + Y Mg (0,0H)

worin die Inhalte der geschweiften Klammer die Zelleneinheit des saponitähnlichen Minerals darstellen und y Mg(0,0H) die wechselnde Menge der eingeschlossenen Begleitphase ist, die, wie die Formel zeigt, aus Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid oder einer der wasserhaltigen Magnesiumoxidspezies sowie Mischungen davon, die zwischen diesen beiden Endgliedern liegen, besteht. Die Variablen x, y und a, welche die Zusammensetzung

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-A-

bestimmen, können jeden Wert innerhalb folgender Grenzen annehmen

0,1^ χ :<1,5
0,1:< y<"2
0 !< a —=-2

wobei die bevorzugten Werte etwa derart sind, daß χ 0,5, y 1 und a 0 entsprechen. M ist das ladungsausgleichende'Kation, auf das nachstehend näher eingegangen wird, mit einer Wertigkeit von Z₁. wobei es sich in zv/eckmäßiger und bevorzugter Weise um das Natriumion handelt, es kann jedoch auch jedes andere Alkali- oder Erdalkalikation oder das Ammoniumion öder ein substituiertes Ammoniumion, wie beispielsweise Tetraäthylammonium, sein. Ferner kann es sich um Mischungen aus· derartigen Ionen handeln. Liegt eine Mischung vor, in welcher die Ionen M verschiedene Wertigkeiten besitzen, dann ist ζ ein Durchschnittswert für die Mischung. Die Inhalte der eckigen Klammern geben den. fixierten Gitterteil der Zelleneinheit wider, der,, wie aus einem Aufrechnen der positiven und negativen Ladungen der Ionen, die in diesem Gitter enthalten sind und in den eckigen Klammern widergegeben werden, negativ ist. Die ladungsausgleichenden positiven Ladungen sind außerhalb der eckigen Klammern, jedoch innerhalb der geschwungenen Klammer angegeben. Wie aus der obigen Formulierung ersichtlich ist, werden diese ladungsausgleichenden Kationen durch M repräsentiert. Ferner ist die wasserhaltige Magnesiumoxidbegleitphase, wie nachstehend näher gezeigt werden wird, nicht nur mit einer zuvor gebildeten saponitähnlichen Phase vermischt, sondern liegt in der Synthesereaktionsmischung, vor, so daß diese Phase zu dem Zeitpunkt zugegen ist, an welchem sich das Kristallgitter innerhalb der eckigen Klammern bildet, so daß diese Phase innig mit der saponitähnlichen Phase vergesellschaftet ist, wobei für diesen Zustand der Begriff "eingeschlossen" zutreffend ist.

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Zur Herstellung der neuen Produkte gemäß vorliegender Erfindung wird eine wässrige Reaktionsmischung in Form einer wässrigen Aufschlämmung hergestellt, die gemischte wasserhaltige Oxide von Silizium, Aluminium und Magnesium sowie Natriumhydroxid (oder ein Hydroxid aus anderen Kationen oder Mischungen davon) mit oder ohne Natrium f luorid (oder einem FluoriS anderer Kationen oder Mischungen davon) in den durch die obige Formel angegebenen Mengenverhältnissen unter Berücksichtigung der vorausbestimmten Werte für x, y und a für ein bestimmtes gewünschtes Produkt enthält. Gegebenenfalls, jedoch vorzugsweise, wird die Aufschlämmung während einer Zeitspanne von wenigstens 8 Stunden bei Zimmertemperatur nach der Bildung altern gelassen. Die Aufschlämmung wird dann in einen Autoklaven überführt und unter Eigendruck auf eine Temperatur zwischen ungefähr 100 und 325 C und vorzugsweise ungefähr 300 C während einer Zeitspanne erhitzt, die zur Bildung des erfindungsgemäßen Produktes durch die auf diese Weise bewirkte Hydrothermalsynthese ausreicht. Bildungszeiten von 3 bis 5 Stunden sind typisch. Die optimale Zeit zur Durchführung einer bestimmten Herstellungsmethode lassen sich in einfacher Weise durch Versuche im Pilotmaßstab ermitteln. Nachdem die Synthese beendet ist, werden der Autoklav und sein Inhalt auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen, worauf der Inhalt entnommen wird. Im allgemeinen ist kein Waschen des Produktes erforderlich. Der ganze Inhalt kann einfach sprühgetrocknet oder auf andere Weise getrocknet und gegebenenfalls vermählen werden.

Steht a für 0, so daß keine Fluoride vorliegen, dann besteht eine bequeme Methode der Zugabe der erforderlichen Mengen an Aluminiumoxid und Natriumhydroxid darin, Natriumaluininat, NaAlO₂, zuzusetzen. Dies hat zur Folge, daß die dem System zugesetzte Anzahl an Aluminiumionen von der gleichen Anzahl an Natriunionen begleitet ist. Diese Methode ist vorzuziehen. Zufriedenstellende Produkte werden jedoch in ähnlicher Weise erhalten, wenn die Anzahl der Aluminiumionen die Anzahl der Natriumionen oder Äquivalente ausgewählter Kationen oder Kationenmischungen, wie beispielsweise Kalium, Lithium, Kalzium, Ammonium oder dergleichen, übersteigt.

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Nachfolgend werden einige spezifische Beispiele angegeben, wobei einige der Eigenschaften der erhaltenen Produkte in tabellarischer Form zusammengefaßt sind.

Beispiel 1

Zu A kg SiO₂ in Form eines Polykieselsäuresols, hergestellt aus einer Natriumsilikatlösung gemäß der US-PS 3 649 556, werden eine Lösung von B kg Natriumaluminat (Na₂O · Al₂O-, · 3 H₂O) , gelöst in einer minimalen Menge Wasser, und C kg eines kalzinierten Magnesits (92,7 % MgO) in Form einer Aufschlämmung zugesetzt, die durch Vermischen von MgO mit Wasser in einem Labormischer, der als "Cowles Dissolver" bezeichnet wird, unter Einwirkung einer Scherkraft hergestellt worden ist. Die Wassernenge wird derartig eingestellt, daß ein Feststoffgehalt von 7 % eingestellt wird. Diese Beschickungsauf schlämmung wird in dem Beschickungsmischtank unter Rühren während einer Zeitspanne von 20 Stunden gealtert. Nach dem Altern wird die Aufschlämmung auf einen Feststoffgehalt von 4 %~ verdünnt und dann in einen 530 1 Autoklaven gepumpt. Die Hydrothermalbehandlung erfolgt bei 300 C unter einem Überdruck

von 87,18 kg/cm während einer Zeitspanne von 4 Stunden. Die Zeitspanne, während welcher der Autoklav von Zimmertemperatur auf 300⁰C erhitzt wird, beträgt 12 1/2 Stunden. Die Produktaufschlämmung wird aus dem Autoklaven durch einen Einspritzkühler abgezogen und'dann sprühgetrocknet.

Für einige Versuche sind die Werte von A, B und C sowie die Parameter x, y und a in der Tabelle I zusammengefaßt.

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Tabelle I

Probe

9_rO72 kg 5,253 kg 1,098 kg

6,804 kg 4,268 kg 0,821 kg

5,987 kg 4,046 kg 0,726 kg

5,987 kg 4,341 kg 0,726 kg

X	Y	a
0,5	0	0
0,5	0,5	0
0,5	1,0	0
0,5	1,5	0

Einige Theologische Eigenschaften' 2,5 %iger (bezogen auf Trockenbasis) Dispersionen in Wasser sowie in Salzlösung der in Tabelle I beschriebenen Produkte sind in der Tabelle II zusammengefaßt. Das verwendete Viskosimeter ist ein Fann V-G-Meter (vgl. die US-PS 2 703 006 bezüglich Ausgestaltung und Theorie).

	0	y	Tabelle II	gesättigte NaCl-Lösung
	1	0	Plastische' Viskosität, cp, 24 Stunden	2
Probe	1	,5	destillier tes Wasser	7,5
1-1		,0	2	8,0
1-2		,5	1,5	2,5
1-3		1,5
1-4	2,0

Streckgrenze ?¥/9,3 m

destillier- gesättige tes Wasser NaCl-Lösung

0,5

9,0 8,5

3,5 36,5 15,0

Steht y für 0, dann werden unbefriedigende rheologische Eigenschaften erzielt. Dieses Produkt (Probe 1-1) liegt auch außerhalb des Rahmens der Erfindung.

Beispiel 2

Aus einem Polykieselsäuresol, wie es in Beispiel 1 beschrieben wird, einem hammervermahlenen kalzenierten Magnesit, Aluminiumoxidtrihydrat und flüssiger Natronlauge (50 % NaOH) wird in

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technischem Maßstabe einer Synthese durchgeführt. Der Magnesit wird in Leitungswasser mittels eines "Cowles Dissolver"-Labormischers unter Einwirkung einer Scherkraft verrührt, worauf die erhaltene Aufschlämmung unter Rühren dem Polykieselsäuresol zugesetzt wird» Die entsprechenden Mengen an Aluminiumoxidtrihydrat und Natronlauge werden dann ebenfalls unter Rühren zugegeben. Die auf diese Weise hergestellte Beschickungsaufschlämmung wird wahrend einer Zeitspanne von ungefähr 48 Stunden (über das Wochenende) gealtert und dann mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 4 % verdünnt. Das auf diese Weise hergestell te Beschickungsmaterial läßt sich durch die folgenden Molverhältnisse beschreiben:

• SiO₂/MgO = 1,088; SiO₂ZAl₂O₃ = 19,7; SiO₃ZNaOH = 15,O.

Der pH beträgt 10,25. Aus diesen Verhältnissen ist zu ersehen, daß das Material einen Überschuß an Aluminiumoxid enthält. Die Beschickung wird durch einen Vorerhitzer in einen Autoklaven gepumpt und erhält auf diese Weise eine Temperatur am Eintritt in den Autoklaven von 150°C. In dem Autoklaven wird die Temperatur auf 300⁰G gesteigert und der Druck entsprechend auf 87,18 kgZcro überdruck erhöht.. Der Autoklav wird während einer Zeitspanne von 3 bis 4 Stunden unter diesen zuletzt genannten Bedingungen gehalten, worauf eine Entnahme durch einen Einspritzkühler erfolgt. Die Produktaufschlämmung wird sprühgetrocknet.

Das auf diese Weise erhaltene Produkt(besitzt die in der Tabelle III zusammengefaßten Eigenschaften.

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— Q —

Tabelle III

A. Allgemeine Eigenschaften

Feuchtigkeit, 105°C_f % ■ 8,99

Brennverlust, 900°C, % (Trockenbasis) 8,97 Schüttdichte, kg/dm

nichtkompaktiert 0,984

kompaktiert 1,098 Kationenaustauscherkapazität, mAq/100 g

NH₄Ac-Methode 56

Methylenblau-Methode 80

berechnet aus der Zusammensetzung 65

Ölabsorption, ASTM C 281-31, kg/100 kg 50

pH-Wert ( 4 % Feststoffe in Wasser) 10

Tabelle IV

B. Viskositätswerte (frisches Wasser), 3,3 % Feststoffe, Fann V-G-Meter

Scherspannung (Anzeigerausschlag)

Schergrad, upm 6OO 300 200 100

Plastische Viskosität, Centipoise

2 Fließgrenze, kg/m 10 Sekunden-Gelfestigkeit,kg/m 1O Minuten-Gelfestigkeit, kg/m

zu Beginn	24 Stunden
30	38
28	33
26	31
24	29
20	22
20	22
2	5
1,269	1 ,367
2,031	1 ,855
4,930	3,668

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Tabelle V

C. Viskositätswert (Elektrolytlösungen) ,Anfangstest,Fann-V-G-Meter

kg/m^?

Fluid	% Feststoffe	Plasti sche Vis kosität, cp	Fließ— grenze	! 10 Sekun- . den Gelfe stigkeit	10 .Minuten Gelfestig keit
frisches Wasser	3	2	1 ,269	2,051	4,980
Seewasser	6	7	2,002	1 ,807	2,685

gesättigte
WaCl-Lösung 3,85

gesättigte
CaCl₂-Lösung 3,85 1n NaOH 4

1 ,953

1 ,416
0,488

1 ,660

0,928
0,439

2,197

1 ,367 0,488

Die Werte in den Tabellen IV und V zeigen die einzigartigen Gelierungseigenschaften des synthetischen Produktes. Die plastische Viskosität ist niedrig, jedoch die Gelfestigkeit und die Fließgrenze sind für eine Vielzahl von Suspendierungsfluids hoch. Aus diesen rheologischen Werten geht hervor, daß das ^Drodukt ein wertvolles Gelierungsmittel für Fluids ist, beispielsweise frisches Wasser, Seewasser, gesättigte Natriumchloridlösung und gesättigte Kalziumchloridlösung sowie 1 η NaOH.

Die Werte bezüglich der Kationenaustauscherkapazität in der Tabelle III umfassen das Ergebnis unter Anwendung der Methylen-blau-Methode, obwohl diese Methode in diesem Falle nicht zuverlässig ist. Die Übereinstimmung zwischen dem berechneten Wert und der Ammoniumazetatbestimmung ist zufriedenstellend.

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Beispiel 3

Eine andere Probe des Produktes, das gemäß Beispiel 2 hergestellt worden ist, wird in die Ammoniumform durch wiederholtes Auslaugen mit einer Airanoniumazetatlosung überführt. Es wird gewaschen und bei 7OO°C während einer Zeitspanne von 4 Stunden kalziniert. Seine Fähigkeit, Cumol zu cracken, wird in der Weise bestimmt, daß Helium.mit Cumol bei 55°C gesättigt wird und dann über eine 0,25 g-Probe des kalzinierten Materials, das auf 0,246/0,542 mm vermählen worden ist, geleitet wird. Die Reaktortemperatur beträgt 35O°C. Die Fließgeschwindigkeit wird auf 1 ecm pro Sekunde eingestellt. Nach einem einstündigen kontinuierlichen Fließen zeigt eine aus dem Ausstoß entnommene Probe einen Umwandlungsgrad von 59,3 % des Cumols in Propylen und Benzol.

Das kalzinierte Produkt besitzt eine spezifische Oberfläche von

307 m /g, bestimmt nach der Brunauer-Emi Verwendung von Stickstoff als Adsorbat.

307 m /g, bestimmt nach der Brunauer-Emmett-Teller-Methode unter

Beispiel 4

81,2 g eines in einer Hammermühle vermahlenen kalzinierten Magnesits mit 92,7 % MgO werden in Wasser gegeben und in einem Labormischer ("Cowles Dissolver") unter Einwirkung einer Scherkraft zur Erzielung einer guten Dispersion der Teilchen verrührt. Diese Aufschlämmung wird unter Rühren zu 120 g Siliziumdioxid in-Form eines Polykieselsäuresols, das 5,7 % SiOj enthält, gegeben. Diese Mischung wird dann unter Rühren mit 10,5 g Aluminiumoxidtrihydrat (64,9 % Al₂O₃) und 11,5 g NaF, gelöst in einer minimalen '•!enge Wasser, versetzt. Das Volumen beträgt in dieser Stufe 2,2 Liter. Das Ganze wird in einen mit einem Rührer versehenen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von. 3,8 Litern überführt.

Der Autoklav und sein Inhalt werden auf 300°C erhitzt. Bei die-

ser Temperatur beträgt der überdruck 87,18 kg/cm . Die Erhitzungszeit bis zur Erreichung der Endtemperatur beträgt 1 Stunde und 45 Minuten. Der Autoklav wird während einer Zeitspanne von 4 Stunden auf 300°C gehalten. Dann wird das Gefäß abgekühlt,

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die Produktaufschlämmung entfernt, bei 105°C getrocknet und vermählen. Die Röntgenstreuung zeigt eine gute Kristallinität mit MgO als einzige Begleitphase. Die Zelleneinheitsformel des Produktes entspricht etwa folgender Formel:

J₆ Si^₅ Al₀ _r5 O₂₀ (OH)₃ F · 0,5 NaJ ₊>Mg0

Zum Einbringen der Aufschlämmung in den Autoklaven ist der Feststoff gehalt nicht kritisch. Ein Feststoff gehalt von v/eniger als ungefähr 2 % ist im Hinblick auf Heizverluste und Durchsatz für eine gegebene Anlage nachteilig, wobei außerdem die Synthesezeiten etwas langer werden. Andererseits hat ein Feststoffgehalt von mehr als ungefähr 10 % im allgemeinen die Bildung einer Aufschlämmung zur Folge, die nicht ohne weiteres mittels der üblichen Anlagen verarbeitet v/erden kann. Ein Feststoff gehalt der Aufschlämmung von ungefähr 3 bis ungefähr 5 %, wie auch durch die Beispiele gezeigt wird, ist vorzuziehen.

Die erfindungsgemäßen Produkte sind, wie bereits erwähnt wurde, vielseitig verwendbar. Insbesondere diejenigen erfindungsgemäßen Produkte, in welchen M einwertig ist, ganz besonders diejenigen Produkte, in welchen M weitgehend für Natrium oder Lithium oder Mischungen davon steht, sind spontan in Wasser dispergierbar und quellbar, so daß diese Produkte als Borschlammadditive, als Eindickungsmittel und eine Thixotropie verleihende Mittel für Anstriche auf Wasserbasis, als Eindickungsmittel und Körper verleihende Mittel für wässrige kosmetische Präparate, Zahnreinigungsmittel, wie z.B;. Zahnpasta,oder dergleichen geeignet sind. Die beim Dispergieren, in wässrigen Flüssigkeiten entwickelte große Oberfläche macht die Produkte zum Klären von Bier, Wein, Essig und Honig geeignet. Ihre Fähigkeit, Papier mit einem dünnen anhaftenden Film zu überziehen, macht sie ganz allgemein für die Papierleimung geeignet. Ihr Kationenaustauschervermögen in Kombination mit ihren katalytischen Oberflacheneigenschaften, insbesondere für bestimmte organische Amine,.ermöglicht insbesondere eine Verwendung zur Herstellung von solchen Kopierpapieren, bei

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deren Anwendung durch Druck in Mikrokapseln eingeschlossene farbbildende Mittel freigesetzt werden (vgl. beispielsweise die GB-PS 773 180) .

Das Kationenaustauschervermögen ermöglicht auch die Umwandlung der erfindungsgemäßen Produkte in organophile Smectite, wobei man sich der Methoden bedienen kann, die in der US-PS 2 531 beschrieben sind. Derartige organophile Smectite· besitzen ihrerseits eine vielseitige Verwendbarkeit. Sie können zur Formulierung von Schmierfetten (vgl. die US-PS 2 531 440),in Anstrichen, Lacken und Drucktinten (vgl. die US-PS 2 622 987) oder für ähnliche Zwecke verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Produkte besitzen eine vielseitige katalytische Verwendbarkeit, beispielsweise zum Cracken von Kohlenwasserstoffen, zur Reformierung von Kohlenwasserstoffen, zur Durchführung von verschiedenen organischen Reaktionen, bei deren Ausführung bisher Tonkatalysatoren eingesetzt wurden, sowie als aktive Träger für andere katalytische Substanzen, wie z.B. Platin, Palladium, Nickel, Kobalt, Molybdän, Kupfer und andere Schwermetalle, und zwar in ihrer Kation-, Metall-, Oxid- oder Sulfidform oder in irgendeiner anderen Form einer Verbindung.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand zahlreicher spezifischer Beispiele beschrieben, es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch noch viele andere Variationen möglich sind, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen sowie insbesondere aus den Beispielen ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen synthetischen mineralischen Materialien dann mit großem Vorteil eingesetzt werden können, wenn man die Konsistenz eines wässrigen Systems erhöhen will, wobei darunter auch Zusammensetzungen fallen, die ganz allgemein eine wässrige Phase aufweisen. Der Erhöhung der Konsistenz kann sich eine der bekannten Theologischen ?4ethoden anschließen, von denen die einfachste und direkteste die Bestimmung der Gelfestigkeit ist. Die konsistenzerhöhenden

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Eigenschaften der erfindungsgemäßen Produkte sind dann besonders ausgeprägt, wenn es sich bei dem austauschbaren Kation um ein Alkalimetöllkation handelt. Im ,allgemeinen genügt eine einfache Zugabe des erfindungsgemäßen Produktes zu dem Systen, worauf sich gegebenenfalls ein Rühren oder ein ähnliches Bewegen anschließen kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Synthetisches mineralisches Material mit hervorragenden Quell- und Gelierungseigenschaften in wässrigen Lösungen einschließlich starten Elektrolytlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß es der folgenden Formel pro Zelleneinheit entspricht

^X~ "~^v + y Mg (0,OH)

°20 (°^Π> 4-a^Fa-

worin der Inhalt der geschweiften Klammer die Zelleneinheit eines Sinectits bedeutet und y Mg (0,011) eine Begleitphase, die in dein Smectit eingeschlossen ist, darstellt und aus einem wasserhaltigen Magnesiumoxid, ausgewählt aus Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid ■, wasserhaltigem Magnesiumoxid, dazwischenliegenden Spezies und Mischungen davon, besteht, H ein ladungsausglexchendes Kation, ausgewählt aus Alkalimetallionen, Erdalkalimetallionen, Ammo-, niumionen, substituierten Ammoniumionen oder Mischungen davon, bedeutet und eine mittlere Wertigkeit von ζ besitzt, und x, y und a Werte aufweisen, die innerhalb folgender Bereiche liegen:

0, 1 X — 1 ,5 0, 1 ^s y — 2 0 ^* a — 2

2. Mineralisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß χ ungefähr 0,5, y ungefähr 1 und a O entsprechen.

3. Mineralisches Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ladungsausgleichende Kation M aus Natrium besteht.

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4. Mineralisches Material nach"Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ladungsausgleichende Kation M aus Tetraäthylammonium besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Smectitmineralmaterials gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässrige Aufschlämmung, die gemischte wasserhaltige Oxide von Silizium, Aluminium und Magnesium, ein ladungsausgleichendes Kation M und Fluorid in den in Anspruch 1 angegebenen Mengenverhältnissen enthält, wobei die im voraus ausgewählten Vierte der Variablen gemäß Anspruch 1 eingehalten werden, durch Zugabe dieser Komponenten zu Wasser gebildet wird, die Aufschlämmung unter autoklaven Bedingungen unter einer Eigentemperatur zwischen ungefähr 100 und 325°C während einer solchen Zeitspanne erhitzt wird, die dazu ausreicht, das mineralische Material zu bilden, die Mischung abgekühlt wird und das mineralische Material, abgetrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß χ ungefähr 0,5, y ungefähr 1 und a O entsprechen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung bei Zimmertemperatur während einer Zeitspanne von wenigstens 8 Stunden vor dem Erhitzen gehalten wird.

8. Verwendung des mineralischen Materials gemäß den Ansprüchen

1 bis 4 zur Erhöhung der Konsistenz eines wässrigen Systems durch Zugabe zu einem derartigen System.

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