[發明專利]一種以磺酸鈉為晶型控制劑制備含球霰石相碳酸鈣的方法

在審

• 申請號: 201810895413.9
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN108793219A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 蔣久信;胡元聰;胡成沛;魏李庚;褚磊磊;孔琦;陳傳杰;吳月
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;周瑾

本發明提供了一種以磺酸鈉為晶型控制劑制備含球霰石相碳酸鈣的方法，所述方法包括如下步驟：1、原料及添加劑的稱取；2、將原料及添加劑進行機械球磨；3、除去未反應完全的原料氯化鈣和碳酸鈉及副產物氯化鈉，并對產品進行烘干；4、對產物進行物相分析，得出產物為含球霰石相的碳酸鈣粉體。本方法可通過實驗參數的調節來改變產物中球霰石相碳酸鈣的含量，球磨實驗中，隨著十二烷基磺酸鈉的添加量由0.5 wt.%到70 wt.%，球霰石的含量由1.2%上升到58.2%；且本方法中的機械球磨，對設備、成本要求低、制備過程無毒害物質生產，綠色環保，且工藝成熟、條件連續可控，適用于工業化大規模生產。

技術領域

本發明涉及方解石型及球霰石型碳酸鈣的制備，具體涉及到一種使用機械化學法并以磺酸鈉為晶型控制劑來制備含球霰石相碳酸鈣粉體的方法。

背景技術

方解石、文石和球霰石是碳酸鈣的三種無水晶型，其熱力學穩定性逐漸降低。作為熱力學最不穩定的球霰石，具有比方解石和文石更加廣泛和特殊的用途。傳統研究基于球霰石比表面積大、球形分布、分散性好以及雙折射等特有的品質，可以顯著提高油墨、塑料、紙張、涂料等的填充性能和紙張的涂布性質，改善產品的光澤度、流動性、物理和印刷性。而生物醫學與藥物學的最新研究則表明：球霰石不但可用于制備羥基磷灰石，增強骨和牙齒種植體的機械強度，而且還可促進細胞向造骨細胞發生變異與增殖，并隨著碳酸根離子(CO₃^2–)的釋放來中和移植體發炎部位的pH。另外,球霰石因其高的孔隙率還可用作藥物載體。純/含球霰石型納米碳酸鈣的合成，不但對傳統日用品領域，而且還對生物醫藥、制藥和食品等新興領域的發展及其進一步的應用具有極其重要的意義。

目前制備納米碳酸鈣的方法有許多，可分為傳統的方法：碳化法、復分解法、微乳液法和溶劑熱法等；以及新型的方法：自組裝單分子膜法、仿生合成法、熱分解法和機械化學法。碳化法是生產納米碳酸鈣最主要的工業方法，屬Ca²⁺-H₂O-CO₂系統，碳化過程會影響輕質碳酸鈣的形貌和晶型。碳化法在實驗室中常用的體系由Ca(OH)₂懸濁液和CaCl₂溶液；該方法也是在工業上制備納米碳酸鈣的主要方法。復分解法屬于Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-系統，是將含有Ca²⁺的鹽溶液與含有CO₃^2–的鹽溶液在一定的條件（鹽溶液的的濃度、反應溫度、反應時間及不同的添加劑）下混合制備納米碳酸鈣的方法。但傳統的復分解法體系復雜，且在加入不同添加劑的條件下會引入許多雜質離子而難以除去，導致其在工業應用上難以發展。微乳液法是一種制備納米碳酸鈣的新方法，屬于Ca²⁺-R-CO₃^2-系統，該方法制備的碳酸鈣粒徑小且純度高，但是對反應的條件比較嚴苛。溶劑熱法是通過把一種或幾種前驅體溶解在有機溶劑或非水溶劑中，利用一定的溫度和壓力，緩慢生成產物的一種方法，可使得反應在較低的溫度下進行，但是產率較低。自組裝單分子膜法是通過選取合適的單分子膜，有效控制在其上成核和生長的納米粒子的粒徑分布、幾何結構和穩定性，對反應的設備和反應條件要求比較高。仿生合成法則是通過模擬生物體內的化學環境和天然物質的結構來進行合成碳酸鈣的一項新型制備技術，其發展前景廣闊，但是反應的時間一般較長，對模板的選擇性也比較高。碳酸氫鈣熱分解是通過對碳酸氫鈣飽和溶液加熱使其分解來制備不同形貌和結構的碳酸鈣的方法[參見專利號：201210161303.2]。

機械化學法（Mechanochemical method）是利用機械能來誘發化學反應和誘導材料組織、結構和性能變化，以此來制備新材料或對材料進行改性處理的一種方法，一直是研究的前沿和熱點，機械化學已經被廣泛用于制備超微及納米粉體、納米復合材料、各種彌散強化合金材料等領域。機械化學法能夠通過固相化學反應在微觀相同的環境下制備納米粒子，并且可得到結構形貌相同且粒徑分布很窄的粉體。