[發明專利]一種復合碳酸鈣的制備方法

有效

• 申請號: 201410155069.1
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103897438A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 周兵;李真;黃春影;劉忠甫
• 申請（專利權）人: 長春天成高新納米復合材料有限公司
• 主分類號: C09C1/36
• 分類號: C09C1/36;C09C3/06;C09C3/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明涉及無機合成技術領域，具體涉及一種復合碳酸鈣的制備方法。

背景技術

碳酸鈣作為一種重要的無機化工原料，具有資源儲量豐富、無毒、無味、性能優良等特性，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、橡膠、油墨等領域。尤其是在涂料領域中，碳酸鈣受到越來越多的關注，在水性涂料行業碳酸鈣能防止涂料沉降，使涂料分散性好，光澤度高，而且碳酸鈣在水性涂料中的用量占20%～60%。在涂料中碳酸鈣不僅起到骨架作用，還能夠增加涂膜厚度，提高涂層的耐磨性，明顯地提高了涂料的附著力。將碳酸鈣加入涂料中，可以改變涂料的流變性、涂層的韌性、耐水性、耐候性、穩定性。但目前碳酸鈣還存在遮蓋力不強、在長時間的日光照射下容易出現粉化現象等缺陷，這限制了碳酸鈣的應用范圍。另外，碳酸鈣的白度不高，無法用作涂料中的顏料助劑，直接與金紅石型二氧化鈦混合使用，雖然能夠提高白度，但存在顆粒分散性不好，而且顆粒間的粘結不牢固。

為解決此問題國內外許多學者進行了研究，專利CN1444543A提供了一種二氧化鈦-碳酸鈣復合粒子的制備方法，其特征是，在沒有任何添加劑的條件下通過碳化反應將二氧化鈦粒子直接包覆到碳酸鈣的表面上；其制備過程是在攪拌下向氫氧化鈣漿料中通入二氧化碳和空氣的混合物直到漿料的pH為7。此專利率先提出了利用碳化法制備二氧化鈦-碳酸鈣復合粒子的技術，實現了二氧化鈦在碳酸鈣表面的部分包覆，提高了產品的白度，并成功用于造紙行業。但此方法制備的二氧化鈦-碳酸鈣復合粒子存在復合粒子不穩定、二氧化鈦容易剝離及碳酸鈣的包覆率不高等現象。專利CN101302359A提供了一種復合鈦白粉的制備方法，其特征是以硅酸鈉作為粘結劑和包膜劑,在輕質碳酸鈣表面鑲嵌二氧化鈦顆粒。此方法實現了碳酸鈣的包覆與二氧化鈦的包膜在碳酸化反應過程中的分步完成，但是此方法添加的二氧化鈦量偏大，提高了生產成本，而且此技術操作過程復雜，實現產業化面臨著一定的困難。另外，因為二氧化鈦和碳酸鈣的比重不同，所以在碳酸化后期加入鈦白漿液致使產品中二氧化鈦在碳酸鈣表面的包覆率差別很大，這不利于二氧化鈦-碳酸鈣復合粒子的大規模生產。專利CN103194089提供了一種復合鈦白粉的制備方法，其特征是以偏鈦酸作為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結劑和包覆劑，經抽濾，水洗，干燥，粉碎得到復合鈦白粉。此發明將二氧化鈦的原料由商品型二氧化鈦改為偏鈦酸，降低了生產成本；且在制備過程中完成了碳酸鈣先包覆與二氧化鈦后包膜，但由于二氧化鈦和碳酸鈣的比重相差較大，使得產品中碳酸鈣的包覆率差別也很大；而且偏鈦酸粒徑為幾十納米，易于團聚，可能會使得二次團聚后的偏鈦酸粒子與碳酸鈣的結合不夠牢固，而且所需的干燥的溫度較高，時間較長。另外，此發明的硫酸法制備偏鈦酸過程會對環境造成一定的污染。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，在碳化反應過程中無分散劑時碳酸鈣-二氧化鈦粒子中二氧化鈦包覆率不高且容易剝離、在碳化反應后期加入二氧化鈦時因二氧化鈦和碳酸鈣的密度不同造成產品中二氧化鈦的包覆率相差很大的缺陷。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是在碳化初期加入分散劑聚乙二醇或聚乙二醇酯以及二氧化鈦，通過一次加料的方式，直接獲得復合碳酸鈣產品。

本發明獲得的復合碳酸鈣產品，其結構為紡錘型碳酸鈣顆粒表面均勻包覆二氧化鈦納米顆粒。

本發明采用的具體技術方案是，在40～60℃、攪拌速度800～1000轉/分鐘的條件下，向質量分數為5%～15%的氫氧化鈣漿料中加入聚乙二醇或聚乙二醇酯及二氧化鈦，然后在速率50～120升/分鐘的條件下，通入二氧化碳和氮氣體積比為1:2的混合氣體進行碳化反應30～60分鐘，直到pH值為7得到白色水漿液；將所述的白色水漿液進行離心脫水，干燥，獲得復合碳酸鈣；所述聚乙二醇或聚乙二醇酯、二氧化鈦對氫氧化鈣的質量分數分別為0.074%～0.74%、3.7%～14.8%。

所述聚乙二醇或聚乙二醇酯優選分子量為1000～10000。

所述二氧化鈦粒徑優選200～300nm。

所述二氧化鈦優選金紅石型。

優選的聚乙二醇或聚乙二醇酯的添加量為占氫氧化鈣質量的0.296%，最佳的金紅石型二氧化鈦的添加量為占氫氧化鈣質量的11.1%。

所述的干燥，可以于120℃干燥4小時。