硅酸铝镁（硅酸镁铝，Magnesium Aluminum Silicate），是一种层状硅酸盐矿物凝胶，白色粉末，无毒无味，不溶于水但易分散成胶体。硅酸铝镁是高效无机流变助剂，兼具增稠、悬浮、稳定与吸附功能，广泛用于医药、日化、农药及工业材料领域。
合成方法
合成反应在恒温水浴中进行，取一定量硅酸钠溶液加入烧杯中，边搅拌边加入硫酸铝、硫酸镁溶液。用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液调节反应体系pH值，继续搅拌至反应结束，进行离心、蒸馏水洗涤得到硅酸铝镁。
过程研究[1]
1、原料配比对合成硅酸铝镁粒径大小和粒子形态的影响
随着硫酸铝配比的降低，中值粒径逐渐增大并趋于稳定；一次粒子发育越来越好，呈圆球形，二次粒子孔隙结构越来越丰富。铝硅比为1：6和1：8时，合成硅酸铝镁一次粒子的形态较好，呈完整圆球状，二次粒子团聚良好且孔隙较发达，没有板结状团聚体。因此，选取铝硅比1：6为适宜条件。
铝比对合成硅酸铝镁的粒径影响较小：随着硫酸镁配比的提高，合成硅酸铝镁粒形变化明显；硫酸镁配比较高时，一次粒子的圆球状结构逐渐变差，甚至部分圆球状结构完全消失，团聚构表面不可见一次粒子，呈现出扁平状类鳞片结构。镁铝比为4：25时，一次粒子发育良好，圆球状结构清晰，二次粒子结构较好，分散的一次粒子较少，且二次粒子表面无板结现象。
整个反应体系中，如果不引入金属离子，硅酸钠溶液中会有硅酸和硅酸根离生成子，硅酸和硅酸根离子进行四配位氧联反应，氧联反应产物继续聚合，当加入硫酸铝时，金属铝离子和硅酸发生配位络合，抑制氧联反应产物继续聚合，铝配比减小，抑制作用逐渐减弱，合成的硅酸铝镁的粒径逐渐增大，而镁离子对聚合几乎不发生抑制作用，改变硫酸镁的配比对粒径的影响较小。反应体系中金属离子会与硅酸钠作用生成一种反应媒介质，形成凝聚核心，改变原料配比，溶液中的离子浓度积会发生改变，一次粒子以非均质成核方式沉积，镁离子的加入有利于一次粒子形成团聚结构。综合上述实验结果，选取铝硅比为1：6、镁铝比为4：25为较适宜的原料配比。
2、加料顺序对合成硅酸铝镁粒径大小和粒子形态的影响
加料顺序直接影响合成硅酸铝镁粒径和粒形，两种加料顺序所得硅酸铝镁一次粒子均发育良好，但铝入硅所得填料团聚结构较差，粒径分布范围较宽，中值粒径为8.5um；硅入铝所得填料形成不规则团聚结构，粒径分布范围较窄，中值粒径为11.51um。因为铝入硅，初始反应体系pH值较高，低聚态硅酸根离子较多，生成粒子几乎没有二次团聚结构，而硅入铝，初始反应体系pH值较低，硅酸根离子的聚集程度较高，通过聚合反应，容易生成二次团聚结构良好的填料，所以加料顺序选择硅入铝。
镁加料顺序对合成硅酸铝镁粒径影响不明显，对合成硅酸铝镁粒子形态影响较为明显。硫酸镁与硫酸铝同时加入或硫酸镁在调节pH值前加入合成产品一次粒子发育完全，呈圆球形状，分散的一次粒子较少，二次团聚结构较好，孔隙丰富且分布均匀。调节pH值后加入硫酸镁一次粒子未完全发育为球形。因为反应过程中，容易形成不易沉淀的凝胶体，阻碍一次粒子发育，镁离子的加入可以有效地阻止凝胶体的形成，硫酸镁与硫酸铝同时或硫酸镁在调节pH值前加入，反应过程还在继续，镁离子能充分发挥阻止凝胶体形成的作用；如果调节pH值后再加入硫酸镁，反应已经完成，镁离子己不能发挥上述作用。综上所述， 镁加料顺序可以是硫酸镁与硫酸铝同时加入或硫酸镁在调节pH值前加入，本实验选择硫酸镁与硫酸铝同时加入作为镁加料顺序。
3、反应时间对合成硅酸铝镁粒径大小和粒子形态的影响
反应时间主要对粒形产生影响，随着搅拌时间的增加，一次粒子至90min时发育完全，圆球状结构明显，120min后，颗粒团聚结构逐渐趋于稳定，孔隙分布趋于均匀。这是由于时间影响成核过程，随着时间的增加，晶核长大发生合并，得到更好的一致取向性，又由于相对较短的时间合成硅酸铝镁，可提高生产效率，降低生产过程能耗，综上所述，选择120min为适宜的反应时间。
4、体系pH值对合成硅酸铝镁粒径大小和粒子形态的影响
随着反应体系pH值的增大，粒径先增大后减小，体系pH值小于9.5和大于12时，合成硅酸铝镁一次粒子发育不良，圆球状颗粒不明显，体系pH值为10.5～11.5时，一次粒子发育良好，可见明显圆球状结构，二次粒子团聚结构较好，孔隙丰富且分布均匀，中值粒径为14.0um，粒径分布范围为7.5～24.7um。这是由于pH值过高时，会有四羟基铝酸根生成，不能有效生成硅酸铝镁；pH值过低时，会有氢氧化铝共沉，降低产品纯度，综上所述，反应体系pH值范围为10.5～11.5时可有效生成硅酸铝镁，本实验选择体系pH值10.5为适宜的反应条件。
5、反应温度对合成硅酸铝镁粒径大小及粒子形态的影响
反应温度主要对粒形产生影响，对粒径影响不明显。实验结果可知，反应温度高于50℃时，合成硅酸铝镁一次粒子发育良好，可见明显圆球状一次粒子，二次团聚结构较好，但随着反应温度继续升高，合成硅酸铝镁结构变得更加致密，孔隙分布减少。这是由于反应温度过高，成核存在不充分的汇聚合并，成核尺寸增大，合成硅酸铝镁粒形较差，当温度较低时，成核速率大，生长速率小，制得的填料粒径较小且孔隙丰富、分布均匀，中值粒径为12.7um。因此，实验反应温度选择50℃较为适宜。
6、搅拌速度对合成硅酸铝镁粒径大小及粒子形态的影响
随着搅拌速度的增加，合成硅酸铝镁粒径迅速减小，搅拌速度高于1200r/min时，粒径变小趋势不再明显，中值粒径12.2um，粒径分布范围为7.0-20.6um，搅拌速度对合成硅酸铝镁粒形无明显影响。这是由于搅拌速度产生的剪切力不影响颗粒的成核和生长速度，但是会产生一个应力，迫使一次粒子聚集在一起。当速度较高时，应力作用使一次粒子团聚在一起，但速度较低的时候，会导致溶液浓度分布不均匀，团聚现象严重，粒径较大，综上所述，选择搅拌速度为1200r/min较为适宜。
7、体系浓度对合成硅酸铝镁粒径大小及粒子形态的影响
着反应浓度的增加，合成硅酸铝镁粒径变化不大，一次粒子发育越来越好，圆球状结构逐渐明显，分散的一次粒子减少，团聚结构更加立体；但若反应浓度继续增大，填料粒形逐渐变差。这是由于反应浓度过高，反应体系迅速出现了浆糊状反应产物，搅拌不能起到均匀分布反应物浓度和产生足够应力的作用，反应过程中反应浓度尽量较大，生产效率较高，但不能出现浆糊状，保证搅拌正常进行，综上所述，控制反应浓度为0.20mol/L较为适宜。
结论
较适宜的硅酸铝镁合成条件为:将硅酸钠溶液加入到硫酸铝和硫酸镁溶液中，其中，铝硅比为1:6，镁铝比为4:25;体系pH值10.5~11.5，反应温度50℃，反应浓度0.20mol/L，搅拌速度1200r/min，反应时间120min。采用优化合成工艺条件制备的合成硅酸铝镁，一次粒子呈完整圆球状，团聚体结构良好且孔隙发达，粒子形态较好，平均粒径12.9um，吸油值达到189.3g/(100g)。
参考文献
[1] 陶鑫,彭建军,曹春昱,等. 硅酸铝镁填料合成工艺研究[C]//中国造纸学会第十九届学术年会论文集. 2020:258-269.