[發明專利]一種濕法表面改性納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請號: 201710223856.9
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106892447B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 張劍星
• 申請（專利權）人: 張劍星
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張真真

技術領域

本發明涉及一種碳酸鈣的制備方法，特別是一種濕法表面改性納米碳酸鈣的方法。

背景技術

納米碳酸鈣廣泛用于橡膠工業、塑料工業、造紙工業、涂料工業、醫藥工業等。在應用工程中，納米碳酸鈣需要能夠良好分散于有機介質中，從而使目標材料具有均一的性質，然而，由于納米碳酸鈣自身的特性導致納米碳酸鈣在應用方面具有一定的問題，例如，一方面，納米顆粒表面能高，處于熱力學非穩定狀態，易于團聚；另一方面，目前常見的碳酸鈣制備方法得到的碳酸鈣表面多呈親水性，在有機介質中分散時難以達到均勻分散的效果，與聚合物之間結合力低，導致形成界面缺陷，影響聚合物性能。因此，人們為改善納米粉體與介質界面的相容性以及粉體的分散性進行了大量的嘗試和努力。目前，對于納米碳酸鈣的表面改性主要分為干法改性和濕法改性。其中干法改性的改性劑主要包括鈦酸酯、鋁酸酯、磷酸酯等，濕法改性的改性劑主要包括硬脂酸及其鹽等。鈦酸酯雖然改性效果好，但是其會影響產品的白度，價格高且可能導致肝癌，因此，漸漸被摒棄。鋁酸酯能夠在碳酸鈣表面形成化學鍵，性能優于鈦酸酯，已得到了廣泛的應用，但是，鋁酸酯的缺點是易于水解，因此，對于鋁酸酯的應用被局限于干法改性，在濕法改性中效果得不到保證。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服濕法改性納米碳酸鈣過程難以應用鋁酸酯或效果不好的問題，提供一種制備納米碳酸鈣的方法，并利用鋁酸酯進行濕法改性。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：

一種濕法表面改性納米碳酸鈣的方法，包括如下步驟：

1）稱取低品位生石灰，化灰，除鐵；

2）加入盛有熱水的消化反應器中，攪拌，進行消化反應，靜置冷卻，過篩，過濾漿液陳化；

3）漿液中通入二氧化碳進行碳化，碳化過程加入晶型控制劑，碳化至pH值為12-13，得到納米碳酸鈣漿液，

4）將步驟3）得到的納米碳酸鈣漿液陳化，沉降濃縮；

5）將鋁酸酯偶聯劑、檸檬酸、油酸鈉復配為改性劑，將復配的改性劑溶于水和乙醇的混合溶劑中，備用；

6）將改性劑溶液加入納米碳酸鈣濃縮漿液中，進行改性，時間為20－30分鐘，得到表面改性納米碳酸鈣漿料；

7）將步驟6）得到的表面改性納米碳酸鈣漿料干燥，即可得到表面改性納米碳酸鈣粉體。

進一步地，所述鋁酸酯偶聯劑的質量為納米碳酸鈉質量的0.5-0.7%。

進一步地，鋁酸酯偶聯劑、檸檬酸、油酸鈉質量比為：1:0.2-0.6:0.6-1.8。

進一步地，改性在50－60℃下進行。

進一步地，步驟5）中水和乙醇的體積比為1:2-4。

進一步地，所述碳化溫度為20－30℃。

進一步地，將步驟4）濃縮后的納米碳酸鈣漿液進行二次碳化，再進行表面改性活化。

有益效果：

本發明克服了濕法改性中不能應用鋁酸酯，或應用鋁酸酯時用量大、效果不佳的缺陷，通過檸檬酸和油酸鈉抑制鋁酸酯偶聯劑的水解，并優化了三者的配比和用量，僅采用一次改性即可達到對納米碳酸鈣表面的改性、活化，不需要對納米碳酸鈣進行多次、分步表面改性、活化，本發明得到表面改性納米碳酸鈣的活化率可以達到99%以上，有效調控了產物的粒徑分布和活性。偶聯劑極大地提高了納米碳酸鈣和有機高分子之間的相容性，改善了體系的流變性能。

具體實施方式：

一種濕法表面改性納米碳酸鈣的方法，包括如下步驟：

1）稱取低品位生石灰，化灰，除鐵；

2）加入盛有熱水的消化反應器中，攪拌，進行消化反應，靜置冷卻，過篩，過濾漿液陳化；

3）漿液中通入二氧化碳進行碳化，碳化過程加入晶型控制劑，碳化至pH值為12-13，得到納米碳酸鈣漿液，

4）將步驟3）得到的納米碳酸鈣漿液陳化，沉降濃縮；

5）將鋁酸酯偶聯劑、檸檬酸、油酸鈉復配為改性劑，將復配的改性劑溶于水和乙醇的混合溶劑中，備用；

6）將改性劑溶液加入納米碳酸鈣濃縮漿液中，進行改性，時間為20－30分鐘，得到表面改性納米碳酸鈣漿料；

7）將步驟6）得到的表面改性納米碳酸鈣漿料干燥，即可得到表面改性納米碳酸鈣粉體。

進一步地，所述鋁酸酯偶聯劑的用量為納米碳酸鈣質量的0.5-0.7%。

進一步地，鋁酸酯偶聯劑、檸檬酸、油酸鈉質量比為：1:0.2-0.6:0.6-1.8。

進一步地，改性在50－60℃下進行。

進一步地，步驟5）中水和乙醇的體積比為1:2-4。