[發明專利]核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣的制備方法

無效

• 申請號: 200810033368.2
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101225245A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 顧達;鄧麗麗;姚成
• 申請（專利權）人: 上海卓越納米新材料股份有限公司
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/06
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種碳酸鈣的制備方法，具體地說，涉及一種核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣的制備方法。

背景技術

納米活性碳酸鈣作為一種功能性填料，在涂料、橡膠、塑料等行業中被大量應用，其主要目的是提高產品的綜合性能和降低生產成本。

但是，納米活性碳酸鈣在實際應用過程中也存在較多的問題：

一是由于碳酸鈣的表面特性決定，對此表面處理效果較好的主要是硬脂酸處理，由于表面處理劑的單一性制約了應用領域的擴大；

二是由硬脂酸處理的產品在硅橡膠等使用時存在產品的分散性差，團聚嚴重，沒有充分發揮納米粉體的優勢；

三是由于碳酸鈣本身在微酸性介質中就會分解放出二氧化碳的特性，制約了它的使用范圍。

為此人們在研究碳酸鈣合成時粒徑大小和形貌控制的同時，更注重于表面處理過程中對于產品的耐酸性和分散性的研究。

中國專利，02115028.1介紹了一種在碳酸鈣漿料中加入硅酸鈉后進行超聲波分散，然后加入硫酸稀溶液，在強力攪拌下形成二氧化硅包覆碳酸鈣表面的制備方法，該法使用超聲波分散難于在大工業化生產中實現，同時強酸性硫酸的加入，容易使碳酸鈣漿料局部酸性過大而產生溶解，也不利于工業化生產。另一發明專利，公開號：CN1974398，提供了一種“硅溶膠改性納米碳酸鈣復合粒子的制備方法”，介紹了在硅溶膠中加入碳酸鈣，再超聲波分散制成硅溶膠包覆的碳酸鈣粒子，而硅溶膠是采用離子交換樹脂制備。該方法不但工藝復雜，而且用離子交換法制備的硅溶膠生產成本高，產品缺乏綜合競爭力。以上專利未見工業化生產的報導。

發明內容

本發明的目的是提供一種核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣的制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明的方法，依次包括如下步驟：

(1)在已碳化至pH為6.5～7的納米碳酸鈣懸浮液漿料中，加入硅酸鹽，然后采用乳化泵進行攪拌混合，并控制反應溫度為15.0～35℃，同時通入含有CO₂的窯氣進行碳化，繼續碳化至pH為6.5～7.0，使硅酸鹽水解析出硅溶膠，包覆于納米碳酸鈣的表面，生成核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣；

納米碳酸鈣懸浮液漿料的重量固含量為5.0～13.0％，其中，所說的納米碳酸鈣懸浮液漿料是指碳酸鈣的平均粒徑為50～100納米，立方形。

窯氣中，CO₂的體積濃度為20～35％，；

所說的硅酸鹽為水玻璃、偏硅酸鈉或硅酸鉀等含有可溶性硅酸根的鹽類，加入量以CaCO₃重量計，折合二氧化硅含量為1.5％～5.0％；

所說的乳化泵為通用的設備，如江蘇啟匯龍混合設備有限公司生產的HDX1/240乳化泵，功率為55KW，轉速為2900轉/分的產品；

(2)將步驟(1)的核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣加熱至60～90℃，加入包覆劑進行包覆處理，包覆處理時間為0.5～3.5小時；

所說的包覆劑為偶聯劑或有機酸配制成的重量濃度為2～15％的水溶液；

以干基的包覆劑的重量計，包覆劑的加入重量為碳酸鈣重量的1.0～5.0％；

術語“干基”指的是，不含有水的包覆劑。

所說的偶聯劑為鈦酸脂偶聯劑，如TC-311、鈦酸脂偶聯劑，如TC-114、水溶性硼酸脂偶聯劑，如SBW-98、磷酸脂鈦偶聯劑、水溶性螯合型磷酸脂鈦偶聯劑，如JW-311或有機硅偶聯劑，如560中的一種；

TC-311、TC-114、SBW-98、JW-311或560均為市售產品，如安徽泰昌化工有限公司生產的產品；

有機酸為油酸鈉、硬脂酸或樹脂酸松香等中的一種；

(3)將步驟(2)包覆后的漿料過濾至重量含水量50～65％后，直接使用旋轉閃蒸干燥或帶干干燥，干燥時進口溫度不高于220℃，出口溫度控制在105℃以下，即獲得本發明的核殼型二氧化硅包覆納米活性碳酸鈣。

本發明的方法是在已制備的納米碳酸鈣的表面，均勻包覆一層經水解析出的硅溶膠，從而改善納米碳酸鈣的耐酸性；在此基礎上再進行偶聯劑和有機酸復合表面處理，改善產品在聚合物中的分散性，在工業化裝置上生產出品質優良的核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣產品。按上述方法合成的核殼型二氧化硅包覆納米活性碳酸鈣具有良好的耐酸性和分散性，作為PVC、PE及PP等聚合物的功能性填料具有良好的分散性和加工性能，并顯著提高產品理化性能，本發明操作簡單，易于工業化生產。

具體實施方式

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