[發明專利]一種立方狀沉淀碳酸鈣的制備方法

有效

• 申請號: 201410685357.8
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104609453A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 黃漢能;朱勇;陸初典;李文婷
• 申請（專利權）人: 廣西華納新材料科技有限公司
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 鄒超賢

技術領域

本發明涉及一種立方狀沉淀碳酸鈣的制備方法，具體地說，涉及一種形貌規整，微米級分散性突出的立方狀沉淀碳酸鈣的制備方法。

背景技術

碳酸鈣是一種重要的無機粉體材料，廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料、醫藥等行業。不同粒徑和形貌的碳酸鈣在填充體系中作用不同。紡錘狀沉淀碳酸鈣可提高紙張表面光澤和平滑度；針狀沉淀碳酸鈣具有高度各向異性，填充于橡膠、紙張等制品中，可明顯提高取相方向的機械性能及體系的流變特性；球狀沉淀碳酸鈣則是一種理想的潤滑油填充材料。

立方狀沉淀碳酸鈣的應用領域最廣，普及程度也最高。作為橡膠填料，它可與橡膠分子之間形成架橋作用，結合牢固，大量取代白炭黑，可賦予硅橡膠理想的加工性能和力學性能。同時，它還賦予紙張較高的白度和不透明度。在塑料行業，它對塑料制品的表面光澤影響較小，可改善制品加工性能，提高抗沖擊強度，還有利于改善電性能和阻燃性能。

然而，納米級立方狀碳酸鈣普遍存在著晶體不完全，形貌不規整，粒徑分布較寬，粒徑偏小等問題，導致在應用中出現較嚴重的顆粒團聚，形成團簇體，對塑料、橡膠的加工流變性和補強產生不利影響。

為了解決以上問題，工業上在制備立方狀納米級碳酸鈣時，通常都需要增加一項加熱熟化工藝。根據Ostwald熟化原理，納米碳酸鈣在熟化過程中，由于微晶極其不穩定，溶解度較高，所以這部分晶體會逐漸溶解，形成構晶離子，這些構晶離子會優先吸附在原有碳酸鈣晶體的缺陷表面再次結晶，從而使制備的立方狀碳酸鈣晶體更完整，分散性更好。

然而，傳統的加熱熟化工藝需要的加熱溫度較高，耗時較長，而且效果不顯著。研究發現，碳酸鈣漿液在熟化過程中極易引起“返堿”，造成漿液中鈣離子濃度較高，從而不利于碳酸鈣微晶的溶解，因此熟化效果不明顯。

歐洲專利EP0447094?A1公布了一種加速熟化的方法，主要是在碳酸鈣漿液中先加入氫氧化鈉，然后再加熱熟化。該技術確實有效改善了熟化效果和熟化效率，但熟化程度往往不能穩定控制。

中國華東理工大學成居正等人研究發現，碳酸氫鈉也可以可以有效促進碳酸鈣的熟化過程。但熟化溫度只能保持在50-60℃，超過該范圍后，立方狀碳酸鈣會轉變成片狀碳酸鈣。而且，無論是氫氧化鈉還是碳酸氫鈉，它們的加入僅僅是抑制了氫氧化鈣的溶解，但返堿現象?確實存在，所制備的產品pH值居高不下，難以在工業上推廣應用。而本發明所采用的方法，可有效解決以上問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種立方狀沉淀碳酸鈣的制備方法。

本發明是基于以下原理實現的：

在傳統沉淀碳酸鈣熟化過程中，由于返堿現象的存在，氫氧化鈣會釋放出較多的鈣離子，從而抑制碳酸鈣微晶的溶解，不利于熟化的進行。本發明在納米碳酸鈣熟漿中加入尿素和尿素酶，在加熱過程中，尿素不斷分解成氨氣和二氧化碳，氨氣極容易溶解在漿液中，使漿液呈弱堿性，從而抑制鈣離子的溶解，同時二氧化碳的生成可以使返堿后的氫氧化鈣在較低的速率下生成碳酸鈣，這部分碳酸鈣也會優先在原有碳酸鈣晶體的缺面上生長，從而得到的產品晶形完整，分散性好，pH值較低。

本發明采用的具體技術方案如下：

一種立方狀沉淀碳酸鈣的制備方法，其特征在于：包括如下工藝步驟：

(1)將精制、陳化36～72h后的石灰乳比重調至1.055～1.070，溫度保持在20～30℃之間，然后輸送到帶有攪拌的鼓泡碳酸化反應釜中。

(2)往碳酸化反應釜中通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為4～10m²/h進行，其中二氧化碳體積含量為25～35％，當反應混合物pH值降到7.0時，停止碳酸化反應，控制成品碳酸鈣的比表面積(BET)介于20～35m²/g之間。

(3)在步驟(2)所得碳酸鈣漿液中加入加速熟化劑，然后加熱熟化，在60～90℃溫度范圍內保持2～15h。

(4)在步驟(3)所得碳酸鈣漿液溫度調節至50～90℃，加入表面處理劑，攪拌60min后完成表面處理。

(5)將步驟(4)所得的碳酸鈣漿液壓濾脫水、干燥、粉碎即得到本發明碳酸鈣產物。

上述步驟(3)中所述的加速熟化劑為尿素和尿素酶(尿素:尿素酶＝20:1～10:1)，加速熟化劑加入量為碳酸鈣干基質量的0.5～3.0％。

上述步驟(4)中所述的表面處理劑為硬脂酸鈉鹽，其用量為碳酸鈣干基質量的1.8～3.0％。