[發(fā)明專利]一種微乳液體系制備單一晶型球霰石型納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310570950.3
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103570052A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 褚艷紅;劉珂珂;郭輝;邢會華;郜麗紅;曹艷霞;劉清;曹健;劉鐵良;張國寶
• 申請（專利權(quán)）人: 河南省分析測試研究中心
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米材料的制備方法，特別是涉及一種微乳液體系及此體系下單一晶型球霰石型納米碳酸鈣的制備方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米碳酸鈣可作為塑料、橡膠、高分子樹脂、涂料、油墨等的改性劑，改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。通常碳酸鈣有三種無水晶型，即方解石、球霰石和文石。研究發(fā)現(xiàn)不同形貌、尺寸和晶型的碳酸鈣具有獨特的性質(zhì)和特點，并表現(xiàn)出優(yōu)異的功能化性質(zhì)。這種不同晶型和形貌的碳酸鈣通稱多形碳酸鈣，被擴(kuò)展應(yīng)用到醫(yī)藥、微電子器件、催化材料及能源技術(shù)等多個領(lǐng)域。

球霰石屬六方晶系，具有獨特的球形形貌，顆粒單分散性好、不易聚集，且具有較大的比表面積、較高的分散性能及較小的比重，在提高凃布、填充性能，改善產(chǎn)品的物理性能、光澤度、白度、流動性和印刷性能等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。因此，如何可控地制備單分散的球霰石型納米碳酸鈣粒子受到關(guān)注。

目前納米碳酸鈣材料的制備方法，主要有間歇碳化法、連續(xù)噴霧碳化法和超重力法，但三種方法均存在納米碳酸鈣合成過程中晶型不單一，分散性不理想等共同弊端。而近年來出現(xiàn)的微乳液法，以其操作簡單、粒徑大小可控、粒子分散性好等優(yōu)點而備受關(guān)注。在諸多已公開的微乳液法球霰石型碳酸鈣制備方案中，制備的都是微米級的球霰石型碳酸鈣，罕見有單一晶型球霰石型納米碳酸鈣的報道。因此需要對現(xiàn)有的制備方案進(jìn)行改進(jìn)以獲得球霰石型納米級別的碳酸鈣。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的微乳液法只能制備出微米級球霰石型碳酸鈣的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種微乳液體系制備單一晶型球霰石型納米碳酸鈣的方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明以水溶性鹽氯化鈣和碳酸鈉為主原料，在一種微乳液體系中制備球霰石型納米碳酸鈣。具體通過以下步驟方法制備：

（１）配制微乳液非水組分體系

在溫度為10℃～30℃下，體系中的各非水組分按照土溫-80乳化劑：正丁醇助乳化劑：二甲苯油相的質(zhì)量比為2：3～8：1.3～10的比例混合攪拌均勻；

（２）制備氯化鈣微乳液

　　　????????????????????????????????????????????????　配制氯化鈣溶液

　　　　　將氯化鈣溶于水相中，攪拌均勻，制備出濃度為1.5M～2.5M的氯化鈣水溶液；

　　　　制備氯化鈣微乳液

　　　　　先將步（2）--制備的氯化鈣水溶液與第（1）步配制的微乳液非水組分體系混合，攪拌均勻，混合后各組分的質(zhì)量比為土溫-80乳化劑：正丁醇助乳化劑：二甲苯油相：氯化鈣為2：3～8：1.3～10：0.23～0.7；

（３）制備碳酸鈉水溶液

　　　將碳酸鈉粉末溶于水相中，攪拌均勻，制備出濃度為1.0M～2.0M的碳酸鈉水溶液；

（４）制備納米碳酸鈣微乳液

按照Ca²⁺與CO₃^2-?的摩爾比為1：1的比例，將第（３）步制備的碳酸鈉溶液緩慢加入第（２）步制備的氯化鈣微乳液中，邊加入邊攪拌，加入完畢后，再繼續(xù)磁力攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10℃～30℃；

（５）制備納米碳酸鈣粉末

　破乳、沉淀

在第（４）步制備的納米碳酸鈣微乳液中，加入相當(dāng)于微乳液總質(zhì)量100%～300%的水，在溫度為10℃～30℃下攪拌，進(jìn)行破乳并沉淀后，將固體沉淀濾出，收集沉淀。

　洗滌、干燥

將步（５）-　　濾出的固體沉淀，用相當(dāng)于沉淀物10倍～30倍體積的二次去離子水，洗滌并沉淀，收集洗凈后的固體沉淀，在40℃～60℃下，真空干燥至恒重，得白色納米碳酸鈣粉末，置于真空干燥器中備用。

本發(fā)明原理及創(chuàng)新點在于：采用微乳液體系，對微乳液非水組分體系的配制進(jìn)行了實驗探討，采用乳化劑、助乳化劑、油相混合制成透明微乳液，在此基礎(chǔ)上制備出氯化鈣微乳液，然后將水溶性碳酸鹽的水溶液滴加入氯化鈣微乳液中制備形貌和粒徑可控的球霰石型單一晶型納米碳酸鈣粒子。其平均粒徑2nm～3nm。其中制備的球霰石型納米碳酸鈣乳液可以作為改性中間體直接使用在以二甲苯為溶劑的特殊場合；而球霰石型納米碳酸鈣粉末可以添加到涂料、油墨等體系中改善產(chǎn)品性能,所制備的球霰石型單一晶型的納米碳酸鈣乳液或粉末性能穩(wěn)定，分散性好，具有獨特的球形形貌，較大的比表面積、較小的比重，在醫(yī)藥、微電子器件、催化材料及能源技術(shù)等多個領(lǐng)域中具有光明的應(yīng)用前景。