[發(fā)明專利]一種碳酸鈣粒子的表面修飾方法

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• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN113004716A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鈕博翔;董玉田;靳紅根
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州如墨科技有限公司
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種碳酸鈣粒子表面修飾的方法，即將微米碳酸鈣配成懸浮液加入反應(yīng)釜中，再滴加氫氧化鈣溶液和有機酸改性劑，并通入二氧化碳氣體，采用超聲輔助分散的方法，在微米碳酸鈣粒子表面生長一層針狀納米碳酸鈣。本發(fā)明提供的方法不僅提高了微米碳酸鈣的比表面積，還可以避免碳酸鈣因沉積生長而引起的團聚。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無機粉體表面修飾領(lǐng)域，尤其涉及一種碳酸鈣粒子表面修飾的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳酸鈣作為一種廉價易得、無毒無刺激性氣味、儲量和產(chǎn)量都豐富的無機填料，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、橡膠、涂料、醫(yī)藥及化妝品等行業(yè)中。尤其是在塑料、橡膠、涂料等工業(yè)領(lǐng)域，碳酸鈣粒子不僅能極大降低這些工業(yè)原料的成本，還可以起到增加強度、硬度和著色等功能。隨著對碳酸鈣粒子應(yīng)用的深入，對碳酸鈣粒子品質(zhì)要求也趨于超細化和功能化；因此，碳酸鈣粒子就根據(jù)應(yīng)用和特點分為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和膠體碳酸鈣以及納米碳酸鈣等等。

由于納米碳酸鈣粒子尺寸小、比表面積大，其性能比普通碳酸鈣優(yōu)異；所以在塑料、橡膠和涂料等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越受到青睞。但是，單純的納米碳酸鈣粒子具有易團聚的特點，如過在應(yīng)用的過程中分散效果不好，那么其納米粒子的特性就表現(xiàn)不出來。而單純的微米級碳酸鈣粒子雖然分散性好，但是其比表面積相對小，與塑料、橡膠和涂料等基體樹脂的界面結(jié)合力就會差很多，而且一旦團聚就是極大的顆粒，會明顯影響碳酸鈣的增強增韌效果。

雖然碳酸鈣粒子在應(yīng)用的時候也會進行表面改性，但是常用的表面改性方法是利用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或者鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑進行表面處理，改善其表面與有機物樹脂之間的界面粘結(jié)性，但是這樣的改性只能增加兩相的相容性，而無法改填料本身的比表面積，導(dǎo)致其對塑料、橡膠、涂料等有機物的改性效果受到一定的限制。因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種碳酸鈣粒子表面修飾的方法，該方法是在有機酸改性劑的作用下，在微米碳酸鈣粒子表面生長一種納米針狀碳酸鈣粒子，提高微米碳酸鈣粒子的比表面積，增加其與有機物基體的界面相容性和粘結(jié)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解微米碳酸鈣粒子比表面積低、納米碳酸鈣粒子容易團聚的問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將微米級碳酸鈣利用水性分散劑分散到水溶液中，控制其濃度為20~30%，打開反應(yīng)釜的攪拌槳，調(diào)節(jié)攪拌槳速度是200~1000r/min；然后加入濃度為5~10%的Ca(OH)₂、有機酸改性劑，打開超聲波并通入CO₂，同時加入濃度為0.1mol/L的稀鹽酸，調(diào)節(jié)PH值在6.5~7.0，控制反應(yīng)溫度30~80℃，持續(xù)反應(yīng)2~3小時至反應(yīng)結(jié)束；最后將反應(yīng)好的碳酸鈣懸浮液移到離心機中，經(jīng)離心、洗滌、干燥、粉碎、篩分得到表面修飾過的微米碳酸鈣粒子。為了進一步解釋本發(fā)明方案，所述的碳酸鈣粒子是微米級碳酸鈣，其粒徑D50≥5μm；將微米級碳酸鈣粒子采用水性聚丙烯酸鈉分散劑分散成濃度為20~30%的溶液。

再進一步說明，所述的超聲波功率為100~300W；所述的有機酸改性劑是濃度為0.2~0.5mol/L的有機酸稀溶液，其用量是整個微米碳酸鈣溶液質(zhì)量的2~5%。

與現(xiàn)有工藝技術(shù)相比，本發(fā)明所述的技術(shù)方案有以下益處：

（1）本發(fā)明所述的技術(shù)方案既解決了微米碳酸鈣粒子比表面積低的問題，又解決了納米碳酸鈣粒子容易團聚的問題。

（2）本發(fā)明所述的技術(shù)方案具有工藝簡單，工藝過程容易控制，制備的碳酸鈣粒子表面修飾效果好。

實施例子

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的內(nèi)容作更具體的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：一種碳酸鈣粒子的表面修飾方法