[發明專利]一種改性多孔碳酸鈣的合成方法

在審

• 申請號: 202011184498.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112299465A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 秦祖贈;馬力;謝新玲;蘇通明;陳永梅;林志鋼;龍明貴
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種改性多孔碳酸鈣的合成方法，將粉末狀碳酸氫銨和氯化鈣放入球磨罐中，加入有機胺球磨30~60 min，通過固相反應，制備得到多孔碳酸鈣，然后利用質量分數1%?15%的硅烷改性劑溶液對其進行改性，得到硅烷改性的多孔碳酸鈣，該碳酸鈣能夠與有機物之間形成化學鍵，從而很好的與有機物相結合。本發明為碳酸鈣與有機物的復合開辟了一個渠道，并且工藝簡單，反應條件溫和，可應用于工業生產。

技術領域

本發明涉及多孔碳酸鈣技術領域，具體地說，涉及一種改性碳酸鈣的制備技術。

背景技術

碳酸鈣廣泛存在于自然界中，隨著人們在材料科學方面的發展，碳酸鈣的應用得到了極大的發展，但普通的碳酸鈣與其他復合在高分子聚合物材料中的無機物相比，具有較小的比表面，而且與有機聚合物相容性較差，所以將碳酸鈣制備成納米和多孔狀態是水分有必要的。將碳酸鈣制備成納米多孔的碳酸鈣可以高碳酸鈣的比表面和孔隙率；對碳酸鈣進行表面改性的主要原因是碳酸鈣表面有親水性強的羥基，整體呈堿性，導致碳酸鈣成為一種親水疏油的無機化合物，與有機高聚物不能很好地交聯，在高聚物內部分散性差，導致材料間界面有缺陷，有時甚至使制品無法使用。多孔碳酸鈣具有高的表面能，聚團效應更加突出，為了使具有良好性能的納米碳酸鈣更好地為人類服務，對多孔碳酸鈣進行表面改性，使其成為了一種具有多功能性的補強填充改性材料。

目前制備多孔碳酸鈣的方法大都采用共沉淀法，例如以碳酸鈉和硝酸鈣為反應物，聚苯乙烯磺酸鈉為表面活性劑在室溫水溶液制備了多孔碳酸鈣顆粒，制備的碳酸鈣微球為球霰石和方解石的混合晶體(高校化學工程學報，2015，2：(337-381))；也有利用醋酸鈣和碳酸銨為原材料，在高速攪拌下，直接利用復分解制備多孔碳酸鈣(應用化工，2017，46：(1078-1081))。但利用共沉淀法在制備多孔碳酸鈣時極易出現團聚，并且形貌大小不易控制；室溫下的固相反應可以很好的彌補這些缺陷，因為在其反應過程中沒有溶劑的參與，并且操作容易，反應設備簡單，易于工業化生產。

發明內容

本發明的主要目的是克服現有技術的不足，提供一種利用固相反應制備多孔碳酸鈣，并對其進行改性的方法，使改性后的碳酸鈣與有機高分子材料間具有很好的相容性。該方法具有工藝簡單，可大規模生產。

本發明解決上述技術問題的方案如下：一種改性多孔碳酸鈣的合成方法，該方法以氯化鈣作為鈣源，碳酸銨為碳源，加入有機胺利用固相反應制備多孔碳酸鈣，然后再利用硅烷改性劑水溶液對其表面進行改性，從而制備得到改性多孔碳酸鈣。

一種改性多孔碳酸鈣的合成方法，具體包括如下步驟：

（1）合成：將碳酸銨和氯化鈣放入球磨罐中，氯化鈣和碳酸銨的物質的量比為1:1~1:1.5，并且加入總質量為碳酸銨質量的1%~5%的三乙醇胺和乙醇胺，其中三乙醇胺與乙醇胺的質量比為1:1，球磨30~60 min，洗滌，在60 ℃下干燥，即可到多孔CaCO₃；

（2）改性：稱取干燥后的多孔CaCO₃，加入質量分數為1%~15%甲基三甲氧基硅烷水溶液，充分攪拌，然后靜置室溫下24 h，然后離心洗滌5次，洗滌過程中先用乙醇洗滌2次，然后再用去離子水洗滌；最后在100 ℃下干燥24 h，研磨成粉末狀顆粒過120目篩，即可得到改性多孔碳酸鈣；所得改性多孔碳酸鈣的粒徑在1-2 μm，平均孔徑在100~120 ?。

作為優選的，在上述的改性多孔碳酸鈣的合成方法中，所述球磨的時間為50 min。

作為優選的，在上述的改性多孔碳酸鈣的合成方法中，所述甲基三甲氧基硅烷水溶液的質量分數為5%。

本發明與現有的多孔碳酸鈣相比，具有以下有益效果：

(1)本發明制備過程簡單，反應條件溫和，易于大規模生產；

(2)本發明通過硅烷改性劑對多孔碳酸改性后，碳酸鈣與有機聚合物之間能夠通過化學鍵結合，使得兩者具有更好的相容性。