[發(fā)明專利]一種高球霰石含量沉淀碳酸鈣及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610272103.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107324366A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪中進(jìn);羅佳;程鏖;孔凡滔;吳秋芳;馬新勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華明高技術(shù)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): C01F11/18
• 分類號(hào): C01F11/18;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高球霰石含量沉淀碳酸鈣及其制備方法，屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳酸鈣是自然界中分布廣泛的一種無機(jī)礦物，同時(shí)也是一種重要的工業(yè)無機(jī)填料，廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、油墨、造紙、塑料、建材、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。碳酸鈣的應(yīng)用主要取決于產(chǎn)品的化學(xué)組成、粒徑大小、形貌特征等因素，不同晶型和形貌的碳酸鈣應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。在自然界中，碳酸鈣主要有三種晶型：三方晶系的方解石，正交晶系的文石和六方晶系的球霰石，其中方解石是熱力學(xué)最穩(wěn)定的晶型，其次是文石，而球霰石是最不穩(wěn)定的晶型，在溶液中易于轉(zhuǎn)化為方解石或文石。球霰石碳酸鈣具有獨(dú)特的球形形貌、單分散性好、不易團(tuán)聚、具有較大的比表面積、較高的表面活性，可以有效提高其涂布、填充等性能，在改善產(chǎn)品的流動(dòng)性、光澤度、白度和印刷性能等方面具有較大的發(fā)展前景。因此，如何簡(jiǎn)單高效地制備高球霰石含量的碳酸鈣得到了世界各國(guó)研究者們的廣泛關(guān)注。

仿生礦化是制備球霰石碳酸鈣的有效途徑之一，通過添加的各種有機(jī)添加劑對(duì)碳酸鈣晶型、形貌、尺寸等結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，從而制備出有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料。基于這一思路，CN102249281A公開了以離子表面活性劑1-丁基-3-甲基咪唑氯十二烷基硫酸酯為添加劑合成球霰石碳酸鈣的技術(shù)方案，該碳酸鈣具有透鏡狀形貌且球霰石含量不高。CN102557099A公開了以雙親水型超支化聚合物分子作為添加劑誘導(dǎo)球霰石合成的技術(shù)方案，獲得球霰石尺寸2～5μm，比表面積較低。但是這種親水性聚合物的價(jià)格較高，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)使用。CN103570052A公開了一種微乳液體系合成納米級(jí)的球霰石碳酸鈣的技術(shù)方案，該微乳液是二甲苯-乳化劑-助乳化劑的非水組分，控制較困難，難以維持乳液長(zhǎng)久的穩(wěn)定性。張傳寶等以天冬氨酸為添加劑，在低濃度鈣鹽和碳酸鹽溶液中采用復(fù)分解法合成球霰石碳酸鈣，但是所用鈣鹽或碳酸鹽濃度只有0.05mol/L，這種方法生產(chǎn)能力較低，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。Matthew A.Hood等研究了復(fù)分解法中多種氨基酸對(duì)球霰石碳酸鈣合成的誘導(dǎo)作用，發(fā)現(xiàn)天冬氨酸與鈣鹽摩爾含量大于2時(shí)，才能得到較高含量的球霰石碳酸鈣，顯然這極大的增加了生產(chǎn)成本，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)方案存在如下不足之處：一是產(chǎn)物中球霰石的含量不高；二是采用有機(jī)溶液或比較復(fù)雜的超支化聚合物添加劑，且添加劑含量較多，成本相對(duì)較高，不適合工業(yè)化；三是多采用鈣鹽和碳酸鹽溶液復(fù)分解法的制備工藝，而較少采用工業(yè)上常用的二氧化碳碳化法工藝，導(dǎo)致球霰石的制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、易于工業(yè)化的高球霰石含量沉淀碳酸鈣的制備方法。發(fā)明人驚訝的發(fā)現(xiàn)，使用工業(yè)上常用二氧化碳碳化法，以天冬氨酸作為添加劑，在比較高的氫氧化鈣濃度和較低的天冬氨酸與氫氧化鈣摩爾比的條件下，可以制備出高球霰石含量的沉淀碳酸鈣，克服了現(xiàn)有技術(shù)方案氫氧化鈣濃度較低、天冬氨酸與鈣鹽摩爾比較高等缺陷。

本發(fā)明高球霰石含量沉淀碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟：

向濃度為0.5～2.0mol/L的氫氧化鈣懸浮液中加入一定比例的天冬氨酸添加劑并混合均勻，調(diào)節(jié)懸浮液溫度后，通入含CO₂的氣體碳化，當(dāng)懸浮液pH降至7.0-7.5時(shí)停止通氣，將懸浮液過濾、洗滌、干燥得到高球霰石含量的沉淀碳酸鈣。

所述的天冬氨酸與懸浮液中氫氧化鈣摩爾比為1∶8～1∶2，優(yōu)選的天冬氨酸與氫氧化鈣的摩爾比為1∶6～1∶5。當(dāng)天冬氨酸與懸浮液中氫氧化鈣摩爾比小于1∶6時(shí)，產(chǎn)物中球霰石碳酸鈣含量低于90％。當(dāng)天冬氨酸與懸浮液中氫氧化鈣的摩爾比大于1∶5時(shí)，產(chǎn)物中球霰石碳酸鈣含量提高幅度不明顯且不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)天冬氨酸與氫氧化鈣的摩爾比為1∶8～1∶6時(shí)，產(chǎn)物中球霰石含量高于60％。

所述的氫氧化鈣懸浮液濃度為0.5～2.0mol/L，優(yōu)選濃度為0.8～1.8mol/L。在天冬氨酸和氫氧化鈣的摩爾比高于1∶6且氫氧化鈣懸浮液濃度高于0.8mol/L時(shí)，產(chǎn)物中球霰石含量高于90％；當(dāng)氫氧化鈣懸浮液濃度為0.5～0.8mol/L時(shí)，產(chǎn)物中球霰石含量高于60％但低于90％。當(dāng)氫氧化鈣懸浮液濃度高于1.8mol/L時(shí)，懸浮液粘度較大，不利于CO₂的分散，傳熱、傳質(zhì)較困難，產(chǎn)物形貌不規(guī)整。