[發明專利]一種棒狀方解石型碳酸鈣晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201310213471.6
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103253693A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 楊士林;宋微
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種碳酸鈣晶體的制備方法。

背景技術

碳酸鈣是一種重要的生物礦物和一種環境友好型材料，其廣泛存在于生物體內，其強度可以比單一的礦物晶體高1000～3000倍，以及特殊的光學性能、力學性能和較強的抗撕裂能力等。并且碳酸鈣來源廣泛豐富、價格低廉、具有無毒、無味、填充量大等諸多優點。因此，碳酸鈣在工業領域有著廣泛的應用，目前主要應用于橡膠、油墨、塑料、造紙、涂料、醫藥、環保、食品等工業。

近年來，對于無機材料的大小和形貌的調控已成為碳酸鈣能否被廣泛應用的關鍵因素。與控制碳酸鈣的粒徑相比，對于碳酸鈣形貌的調控難度更大些。目前仿生合成出的碳酸鈣形貌有球形、鏈狀、立方形、針狀、紡錘形、片狀、無定形等多種形狀。不同形貌的碳酸鈣應用領域也不相同。如立方狀的碳酸鈣加入到油漆中較容易分散；鏈狀的碳酸鈣加入到塑料、橡膠中，能夠起到補強效果。

棒狀碳酸鈣其用作塑膠材料中可制成被環境消納的塑料。但是目前的棒狀碳酸鈣的制備方法復雜，價格高、晶粒尺寸不好控制。

發明內容

本發明是要解決目前的棒狀碳酸鈣的制備方法復雜，價格高以及晶粒尺寸不好控制的問題，從而提供一種棒狀方解石型碳酸鈣晶體的制備方法。

本發明的一種棒狀方解石型碳酸鈣晶體的制備方法按以下步驟進行：

一、將Ca(OH)₂配置成質量濃度為6％～10％的水溶液，然后將其置于20℃～60℃恒溫水浴鍋中，在50r·min^-1～300r·min^-1的轉速下攪拌的同時以0.2L·min^-1～0.8L·min^-1的速度通入CO₂氣體10min～20min，得到混合液；

二、先將PASP配置成質量濃度為4％的PASP水溶液，然后加入到步驟一得到的混合液中，反應1.5h～2h后停止通入CO₂，氣體得到懸濁液；

三、將步驟二得到的懸濁液用去離子水洗滌2～4次，然后用無水乙醇洗滌2～4次，洗滌后得到的產物進行一次抽濾，最后在60℃～100℃的恒溫下真空干燥12h～36h，即得到碳酸鈣晶體。

其中上述步驟二中的PASP的制備方法如下：

1)、制備咪唑硫酸氫鹽[Hmim]HSO₄：將8.2gN-甲基咪唑(7.9mL，0.1mmol)加入到250mL三頸瓶中，將其置于0℃的冰水浴中，在攪拌速度為400r/min下滴加10.2g質量分數為98％的濃硫酸和10mL水的混合溶液，并于30min內滴加完成，然后將三頸瓶從冰水浴中取出，在室溫條件下以400r/min的速度攪拌2h，將所得產物在75℃下進行旋轉蒸發，最終得到無色透明離子液體[Hmim]HSO₄；

2)、聚合反應：

①、制備PSI：將12mL[Hmim]HSO₄離子液體加入到250mL三口燒瓶中，將其置于電子恒溫油浴鍋中，分四次加入共8g的L-Asp，然后在油浴溫度為200℃和攪拌速度為800r·min^-1下恒溫攪拌反應2h，后得到紅褐色PSI；

②、分離：在溫度為20℃條件下，向步驟2)里①得到的紅褐色PSI中加入250mL去離子水，攪拌1h后靜置沉淀至固液出現分層現象，倒去上層液體后抽濾分離出黃褐色固體，并用去離子水3次洗滌以保證沒有殘留離子液體，洗滌后的產物在溫度為80℃恒溫干燥至恒重，得到黃褐色PSI中間體；

③、提純：在質量分數為10％的NaOH溶液中進行PSI中間體的水解，PSI中間體完全水解為黃棕色透明液體PASP的鈉鹽，然后向黃棕色透明液體PASP的鈉鹽中滴加體積分數為10％的鹽酸溶液調節pH值，pH值調至3.0～3.5之間，再加入100mL乙醇萃取沉析后得到淡黃色固體，在溫度為80℃下對黃色固體進行恒溫干燥至恒重，即得到PASP。

本發明制備的棒狀方解石型碳酸鈣晶體具有如下優點：

(1)在碳化法合成碳酸鈣的過程中，采用滯后投加PASP方法合成棒狀碳酸鈣；通過控制Ca²⁺離子濃度，水浴溫度和攪拌速度，可以調控棒狀方解石碳酸鈣晶體的晶粒尺寸。

(2)本發明制備的碳酸鈣晶體，晶型為方解石，形狀為棒狀，粒徑最小為400nm。